四人抢答器plc课程设计

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1、课程设计说明书题目名称：四组抢答器plc课程设计系 部：机械工程系专业班级：机械化13-1班学生姓名：学 号：2021233指导教师：全瑞琴完成日期： 2021年1月8号新疆工程学院课程设计评定意见设计题目四组抢答器Plc课程设计部机械工程系专业班级 机械化13-1班学生姓名学生学号 2021233评定意见:评定成绩：指导教师签名：年 月曰此页背书评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2、学生的勤勉态度。3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、 表现出的创造性和综合应用能力等。实用文档.新疆工程学院机械工程系系（部）课程设计任务书20

2、21-2021 学年 第一 学期 2021 年 1月 10日专业机械制造与 自动化班级机械化13-1 班课程名称工厂电器控制与PLC设计题目四组抢答器PLC课程设计指导教师全瑞琴起止时间周数一周设计地点1-204设计目的：设计任务或主要技术指标：1控制要求 参赛者只有在主持人按下开始抢答按钮后再开始抢答才有效，否那么提前按抢答按 钮或一直按住抢答按钮不放，均不起作用。 参赛者在允许抢答时，第 个按下抢答按钮的抢答席上的指示灯将会亮，且扬声器 响 声，在释放抢答按钮后，指示灯仍然亮，其他组均被封锁。这样主持人就可以轻 易地知道谁是第一个按下抢答器的。 在主持人宣布抢答开始后10 s内无抢答者，该

3、题作废。 每道答题在规定的时间内30 s完成，超时那么自动取消答题资格。设计进度与要求：第一天：选题、收集资料、做准备工作。第二天：对硬件的设计及选择plc的型号。第三天：设计软件编程，工作原理画流程图并编译梯形图主要参考书及参考资料：1蒋圣平、颜景龙、裴焕斗等。PLC在抢答器中的应用J。测试技术学报，20002林明星。电气控制及可编程序控制器M 。北京：机械工业出版社，20043周淑珍、高鸿斌。PLC分析与设计应用。北京：电子工业出版社，2004教研室主任签名系部主任签名摘要随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速开展，计算机控制已扩展到 了所有控制领域。而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动

4、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。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期 设计的，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到达公正、公平、公开。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目 之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路 然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分 析后得出它主要需要完成主持人的控制、

5、选手的抢答、报警、计时及输出显示功 能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器那么输出端口需要9个,输入端口 需要6个，由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点因此我决定选用SIMATIC S7-200系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。 具有方便灵活维护使用方便等特点。关键词：可编程控制器抢答器PLC模拟电路数字电路摘要5引言1第一章 PLC抢答器概述21.1抢答器的组成21.2PLC智能抢答器的工作原理21.3系统控制要求及设计要求31.3.1系统控制要求:31.3.2设计要求:3第二章PLC概述42.1 PLC的产生42.2 PLC的定义42.

6、3 PLC根本结构52.4 PLC的编程语言62.5 PLC的特点62.5.2 PLC 的特点62.5.2 PLC的开展趋势62.6 PLC工作原理72.7 PLC的编程语言72.8 PLC的性能指标8第三章系统硬件设计93.1控制系统93.2控制系统硬件组成103.3 控制系统I/O分配表123.4 系统硬件连接图12第四章程序设计144.1整体设计144.2程序设计154.3语句表174.4软件程序调试19致谢23参考文献24引言对于科技飞速开展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制 检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件 成为主流。传统的普

7、通抢答器主要存在一下缺点：(1) 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而 对没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。(2) 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路 电子元件的“竞争选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件 被固定，各路抢答信号的“竞争能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通 抢答器存在不公平性。(3) 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住其中一个违规者。因而出 现了 “漏洞.现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器， 它对采样获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器

8、已经不能满足 当今社会的需要，因此该设计采用基于PLC控制来设计四路抢答器。第一章PLC抢答器概述1.1抢答器的组成抢答器主要由指示灯、优先编码电路、锁存电路、控制开关、时序控制电路、 定时电路组成。其构成框图如图1-1A定时电 路图1-1抢答器构成框图1.2 PLC智能抢答器的工作原理我所设计的PLC智能抢答器是适合四个人抢答的四路抢答器，现在以四路抢 答器为例。给竞赛主持人设置了 2个控制按钮，用来控制开始、复位，每当主持人发出开始抢答指令后，那组选 手最先按下抢答器按钮，那么数码管就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音 响电路发出声响提示信号持续三秒以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不

9、在相应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。假设 选手在未开始抢答时提前抢答了，那么视为违规，违规时数码管显示其编号同时 红灯亮音响电路发出声响。其中以上功能都通过编制的PLC程序来控1个制数码 管和3个指示灯以及2个喇叭来实现。如图1-2所示：1.3系统控制要求及设计要求1、参赛者只有在主持人按下开始抢答按钮后再开始抢答才有效，否那么提前按 抢答按钮或一直按住抢答按钮不放，均不起作用。2、参赛者在允许抢答时，第一个按下抢答按钮的抢答席上的指示灯将会亮，且 扬声器响一声，在释放抢答按钮后，指示灯仍然亮，其他组均被封锁。这样主持 人就可以轻易地知道谁是第一个按下抢答器的。3

10、、在主持人宣布抢答开始后10 s内无抢答者，该题作废。4、每道答题在规定的时间内30 s完成，超时那么自动取消答题资格。5、答题完毕后，主持人按下主持人席上的复位按钮释放按钮，那么指示灯熄 灭，为下一题的抢答做准备。1根据控制要求，进行抢答器PLC控制系统硬件电路设计，包括主电路、控 制电路及PLC硬件配置电路。2根据控制要求，编制抢答器PLC控制应用程序。3编写设计说明书，内容包括: 设计过程和有关说明。 基于PLC的抢答器电气控制系统电路图。 PLC控制程序。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，洌如操作说明书、程序的调用过程、

11、遇到的问题及 解决方发、对课程设计的认识和建议等。第二章PLC概述2.1 PLC的产生可编程序控制器(Programmable Controller，简称PLC)，是在继电器控制 的根底上开发出来的。1968年，美国最大的汽车制造商一一通用汽车公司为 了适应汽车型号不断更新变化所带来的生产工艺的不断变化，想寻求另一种全新 的控制方式。设想用这样一种控制装置，它既应该具有计算机控制的功能性、灵 活性、通用性，同时又应具有继电器控制方式的简单性、操作方便性。对这种装 置的具体要求表达在通用的招标书中；即：(1) 编程简单可在现场修改程序。(2) 维护方便，采用插件式结构。(3) 可靠性高于继电器控

12、制柜。(4) 体积小于继电器控制柜。(5) 可将数据直接送入管理计算机。(6) 本钱可与继电器控制柜竞争。(7) 可接115V交流输入。(8) 输出采用交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等。(9) 通用性强，扩展时方便。(10) 程序要能储存，存储容量可扩展到4K字节。根据以上要求，1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台可 编程序控制器，并在美国通用汽车公司的生产线上试用，取得了满意的效果，可 编程序控制器由此诞生。可编程序控制器的出现开创了以微电子技术为核心的数 字化电气控制技术的新局面，此后这一全新的技术便以很快的速度开展起来。现在的PLC不仅具有逻辑控制功能，

13、而且还增加了数据运算、传送与处理功能，成 为具备计算机功能的一种通用工业控制装置。2.2 PLC的定义可编程序控制器出现以后，名称一直没有统一。国际电工委员会(IEC)于1987 年2月对可编程序控制器作了如下的规定：“可编程序控制器是一种数字运算操 作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序控制的存储器， 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指 令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可 编程序控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩 充其功能的原那么设计。由于早期的可编程序控制器主要用于开关量

14、的逻辑控 制，且为了和个人计算机(Personal Computer)相区别，人们把可编程序控制器 缩写成为 PLC(Programmable Logic Controller)， 一 直沿用至今。2.3 PLC根本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构根本上与微型计算机 相同，如图2-1所示：输入电路输出电路系统程序存储器编程器中央处理器CPU图2-1PLC根本结构2.4 PLC的编程语言PLC是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用 领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能 图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器

15、控制电路形象、直观的优点; 语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是 PLC用户程序的根底元素。梯形图程序让PLC仿真来自电源的电流通过一系列的 输入逻辑条件，根据结果断定逻辑输出的允许条件。梯形图按逻辑关系分为“梯 级或网络。2.5 PLC的特点2.5.2 PLC的特点1、软硬件功能强2、使用维护方便3、运行稳定可靠4、组织灵活2.5.2 PLC的开展趋势从当前产品来看，PLC的开展仍然主要表达在提及的缩小与性能的提高两大 方面。1. 向高速度、大容量方向开展2. 向超大型、超小型两个方向开展3. PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力4. 增强外部故障的检测与处理能力5. 编程语言多样化2.6 PLC工作原理