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1、XXXXXXXXX学校毕业设计(专业: )课题编号_课题名称_班 级_学员姓名_指导教师_目 录一、前言2二、设计要求32.1 设计说明32.2 设计要求3三、设计方案43.1 硬件设计43.1.1 PLC的工作原理43.1.2控制要求分析53.1.3 系统结构63.1.4 工作流程图73.1.5 硬件电路图83.1.6 元件布置图93.2 软件设计103.2.1 I/O地址分配表103.2.2 梯形图说明10三、元器件的选型13四、总结14五、参考文献15附录16附录一 程序梯形图16附录二 电气原理图20附录三 元件布置图21一、 前言近年来随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,P
2、LC的应用不断地走向深入,同时带动传统的控制检测技术的不断更新,可编程控制器由于其优良的控制性能,极高的可靠性,在各行各业中的应用日益广泛普及。实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备,无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。近年来,PLC以其结构灵活,传输质量高、速度快、带宽稳定,性价比高,工期短,可扩展性和可管理性更强,适用面广得到了广泛的应用,而本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,用PLC本身的优势使竞赛真正达到公平、公正、公开。二、 设计要求2.1 设计说明设立主席台一个、五个抢答器。当主席台先发出抢答时
3、,各抢答器才能生效,否则,即使按下抢答器按钮也无任何反应。在抢答时,先按下的显示灯亮,并且响铃,灯闪烁三次后一直亮,直至主席台按下复位按钮,后按下者没有任何反应。2.2 设计要求1.采用PLC控制,直流24V电源自行设计。2.画出电气工作原理图、元件布置图、元件安装图、梯形图、工作流程图、PLC程序。3.元器件及材料选择、型号、数量、名称。4.在满足控制要求的情况下,尽量减少电器元件。5.保证控制线路的可靠、安全。6.线路应具有必要的保护环节。三、设计方案3.1 硬件设计3.1.1 PLC的工作原理PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次
4、所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。 循环扫描过程如图表 1所示:停止内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理图表 1 循环扫描流程图工作过程:主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。PLC出现后就受到普遍的重视,其应用发展也十分的迅速,原因在于和现有的各种控制方式相比,它有一系列的优点。1.可靠性高,抗干扰能力强。在恶劣的工作环境下,工业生产对控制设备的可靠性提出很高的要求。PLC是专为工业控制而设计,由于采取了一系列措施,使P
5、LC控制系统的平均无故障间隔时间一般能达到45万小时,远远超过传统继电器控制控制系统。保证PLC工作的可靠性高、抗干扰能力强的主要措施是:(1) 采用循环扫描、集中采样,集中输出的工作方式。(2) 硬件设计采用模块式结构并采取屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路。(3) 软件设计中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现各种故障的诊断、处理、报警显示及保护功能.因此PLC优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境。2.编程简单、易于掌握。这是PLC优于微机的另一个特点。梯形图编程方式是PLC最常用的编程语言。它与
6、继电器控制原理图类似,具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。3组合灵活使用方便。由于它采用标准化得到通用模块结构,能灵活方便地组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。4功能强,通用性好现代PLC具备很强的信息处理功能和输出控制能力,它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制。5开发周期短,功率高,维护方便PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大地减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计周期大大缩短,同时维护也变得容易起来。6体积小,重量轻,工耗低。随着电子技术的发展和应用领域日益扩大,PC技术及其产品仍在继续发展,其结构不断改进,功能日益增强,性价比越来越高。3.1.2控制要求分析当主持人按下
7、启动开关后,如果某组抢先按下抢答按钮,则驱动电路发出声音,并且使指示灯先亮三次,然后常亮。此时电路实现互锁,其他组再按下抢答按钮为无效。当主持人两次按下启动开关,系统清零。3.1.3 系统结构本次设计可大致分为2大部分:抢答部分、响铃及亮灯部分。在抢答设计中,要有自锁和互锁控制,自锁是为了保持信号长期有效,互锁是为了对组间不影响。指示灯亮环节是本次设计的难点,采用计数器累计计数,定时器组合使用来控制指示灯的闪烁。系统控制结构框图如下图表 2所示:图表 2 系统结构框图PLC开始按钮(主持人)响铃抢答按钮(选手)指示灯3.1.4 工作流程图图表 3 工作流程图开始抢答响铃+灯亮3次灯长亮3.1.
8、5 硬件电路图图表 4 电气原理图3.1.6 元件布置图图表 5 元件布置图3.2 软件设计3.2.1 I/O地址分配表表格 1 I/O地址分配表编程元件元件地址符号传感器/执行器说明数字量输入DC 3224VI 0.0SB11常开按钮开始/停止按钮I 0.1SB21常开按钮抢答1按钮I 0.2SB22常开按钮抢答2按钮I 0.3SB23常开按钮抢答3按钮I 0.4SB24常开按钮抢答4按钮I 0.5SB25常开按钮抢答5按钮I 0.6SB12常开按钮复位按钮数字量输出DC 3224VQ 4.0Speaker喇叭响铃Q 4.1HL1LED指示灯指示灯1Q 4.2HL2LED指示灯指示灯2Q 4
9、.3HL3LED指示灯指示灯3Q 4.4HL4LED指示灯指示灯4Q 4.5HL5LED指示灯指示灯53.2.2 梯形图说明本设计的梯形图编程分为以下四部分说明:首先,抢答部分。由于选手必须在主持人按下开始按钮后下能抢答,所以在梯形图中要“串接”SB11。又由于先按下按钮的选手响铃且指示灯亮,后按下按钮的选手无反应,所以先按下的选手和没有按下的选手之间要有互锁关系。抢答环节的梯形图如图表 7所示。图表 7 抢答环节说明其次,指示灯闪烁环节。本环节主要用两个接通延时定时器(T0和T1)来实现。梯形图表 8所示。当M0.0和C1得电,定时器T0开始倒计时1秒,1秒时间到输出M0.6得电,此时指示灯
10、亮;同时T0常开触点闭合,T1开始倒计时1秒,1秒时间到T1常闭触点断开,指示灯灭;就在这一瞬间,由于T1常闭触点断开,T0失电,T0常开触点恢复到初始状态(断开),导致T1瞬间失电,回到初始状态,T1常闭触点又再次闭合,T0开始倒计时1秒,1秒后指示灯又亮。如此循环就实现了指示灯的闪烁。图表 8 控制指示灯闪烁梯形图再次,指示灯闪三次是由一个计数器C1来控制的。其梯形图如图表 9所示。图表 9 指示灯闪3次最后,指示灯常亮。当计数器C1计数结束后,其常开触点断开,M0.6失电,指示灯将不再闪烁。但是同时C1常闭触点闭合,使指示灯得电,保持常亮状态,直到按下停止按钮。其梯形图如图表 10所示。
11、图表 10 指示灯常亮三、 元器件的选型开始/停止按钮要求主持人第一次按下启动,第二次按下停止,所以要带自锁型开关。抢答按钮和复位按钮不需要带自锁功能,所以选择瞬动型开关就好。元件选型如表格2所示。表格 2 元件选型表名称符号型号数量备注开始/停止按钮SB11LA 39-11DT1自锁型抢答按钮SB21-SB25LA 39-11D5瞬动型复位按钮SB12LA 39-11D1蜂鸣器SpeakerSFM-271指示灯HL1-HL5AD16-22DS5四、 总结通过本次设计,让我很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我懂得了在实
12、践中遇到的问题怎样用理论去解决。通过这次的课程设计,让我学到了很多东西。首先是对PLC这门课程的一个总体掌握与运用的锻炼机会,在方案的规划,硬件的选择确定,程序中各个基本指令的用法,功能指令的应用场合、特定的功能等等这些方面,有了很大的提高;在就是学会了遇到不懂的问题及时查阅资料,其实很多东西书上写的很好很详细,只是平时在一些小的问题上没有注意,从而导致在用法上有困难;再就是通过这次设计让我对PLC产生了更加浓厚的兴趣,从开始到调试再到最后,遇到了很多问题,但是通过找办法,让一个个问题解决,我觉得这就是一种收获,一种满足。在此,我要感觉我的同学,是在大家的共同努力下完成了本次设计。同时,我要感谢我的老师,没有您的指导,我完成不了本次设计。谢谢您!五、参考文献1.西门子S7-300 PLC应用教程胡健主编. 北京:机械工业出版社,2007.2(2012.7 重印)2.电气控制技术李仁主编. 3版.北京:机械工业出版社,2008.6(2011.2 重印)附录附录一 程序梯形图附录二 电气原理图附录三 元件布置图1