plc课设——智力竞赛抢答器.doc

PLC课程设计 报告书设计题目： 智力竞赛抢答器 班 级： 学 号： 姓 名： 日期： 目 录课程设计（论文）任务书.3一 设计目的.4 二 设计任务.4 2.1设计要求.4 2.2设计题目.4三 设计原理.4 3.1课程设计控制原理.4 3.11基本功能模块.4 3.12扩展功能模块.5 3.2 PLC控制系统流程框图. 5四 设计思路.6 4.1智力抢答器组成.6 4.2三路抢答器设计.7五 设计梯形图.8六 程序指令表.10七 调试过程问题分析.10 7.1调试中出现的问题.12 7.2分析与解决.12八 课程设计总结.13 8.1可编程逻辑器件PLC.13 8.2我们的设计心得.14九 参考文献.14课程设计（论文）任务书专 业班 级学 生指导教师题 目PLC课程设计子 题智力竞赛抢答器设计时间2011年11月29日 至 2011年12月06日 共 1周设计要求题目要求：三队进行智力竞赛，每队三人，每队所在桌上有三个按钮（SB11，SB12，SB13；SB21，SB22，SB23；SB31，SB32，SB33）一个指示灯（分别为L1，L2，L3），主持人桌上有抢答开始按钮SBB和复位按钮SBE，三队分别为小学队、中学队和大学队，要求如下，编一PLC程序实现之。(1)主持人按下抢答开始按钮SBB后才能抢答，任一队抢答成功其桌上灯亮，其余队再抢无效。主持人按复位按钮后灯灭。(2)小学队抢答成功的条件是三个按钮任何一个按下；中学队抢答成功的条件是三个按钮都按下；大学队抢答成功的条件是三个按钮都在主持人按下抢答开始按钮SBB的10秒钟内按下。指导教师签字： 系（教研室）主任签字：年 月 日智力竞赛抢答器一、设计目的. 学会绘制梯形图，掌握自主设计PLC线路的方法，并且能用硬件表示出来；. 通过基本操作，设计一个PLC智力竞赛抢答器。按控制要求设计PLC线路和设计PLC外部电路的接线图，编写控制程序，并学习上机调试程序的方法。. 熟悉PLC主机的结构，熟悉编程器的功能；.掌握输入输出、定时器计数器、等常用指令的功能和编程方法。 二、设计任务2.1设计要求根据所给的基本要求，通过调研或查阅参考资料，写出具体的设计报告书，包含设计任务，设计指标、设计思路、设计梯形图和调试过程问题分析、设计结论。设计报告每人一份，打印或手写均可，验收时需要答辩。（设计及实现过程可参考PLC实验指导书）2.2设计题目三队进行智力竞赛，每队三人，每队所在桌上有三个按钮（SB11，SB12，SB13；SB21，SB22，SB23；SB31，SB32，SB33）一个指示灯（分别为L1，L2，L3），主持人桌上有抢答开始按钮SBB和复位按钮SBE，三队分别为小学队、中学队和大学队，要求如下，编写一PLC程序实现之。(1)主持人按下抢答开始按钮SBB后才能抢答，任一队抢答成功其桌上灯亮，其余队再抢无效。主持人按复位按钮后灯灭。(2)小学队抢答成功的条件是三个按钮任何一个按下；中学队抢答成功的条件是三个按钮都按下；大学队抢答成功的条件是三个按钮都在主持人按下抢答开始按钮SBB的10秒钟内按下。三、设计原理 3.1课程设计控制原理3.1.1基本功能模块（1）抢答器控制装置既可用数字电路控制来实现，也可用PLC来实现。可是数字电路具有体积大、耗电多、寿命短、可靠性差以及运行速度慢等缺点。而可编程序控制器，具有体积小、可靠性高、耗电量少等优点，同时在系统设计中，可简化设计结构，降低成本。可实现数据的传输和监控，因而PLC很快被接受并广泛应用于自动控制中。（2）PLC控制主要是通过程序语言来实现，用程序语言主要是为了替代硬接线控制电路过于频繁的改变接线方式带来的不便，从而只需改变程序语言的某个程序片断或几个指令便可实现控制要求。（3）本设计为三路抢答器，根据题目要求分为小学组，中学组，大学组不同情况，参赛者如果要回答问题，小学队抢答成功的条件是三个按钮任何一个按下；中学队抢答成功的条件是三个按钮都按下；大学队抢答成功的条件是三个按钮都在主持人按下抢答开始按钮SBB的10秒钟内按下。3.1.2扩展功能模块（1）本设计在题目的要求下，完成了基本功能模块。同时又增加了扩展功能，即在抢答开始时，主持人按下抢答开始按钮，抢答开始指示灯亮。当小学组抢答成功，数码管显示数字“1”，表示小学组抢到，有权回答问题。相应的当中学组抢答成功，数码管显示数字“2”， 当大学组抢答成功，数码管显示数字“3”。（2）小学组中的1、2、3号分别用LED输出显示，能够判断出是几号选手抢答成功。（3）在以上基础上又进一步扩展了倒计时功能，即在抢答开始时，主持人按下抢答开始抢答按钮，抢答开始指示灯亮。同时，5个倒计时流水灯亮起，每隔2秒钟一只灯灭（用以提示大学队所剩抢答时间），10秒后，5个流水灯均熄灭，大学队失去抢答机会。10s内任意一组抢答成功，剩余流水灯均熄灭。 由PLC组成的抢答器系统适用于任何人，对抢答器实行全自动控制， 具有效率高、节约能源、高可靠性的安全系统、符合环保要求、完善的智能控制等优点。所以本设计选用可编程序控制器来实现对抢答器控制装置的设计。3.2 PLC控制系统流程框图首先判断抢答开始按钮是否被按下，当主持人按下开始按钮可以抢答，否则不可以。然后判断10S时间是否已到，如果10s已到则流水灯均灭，大学组不能够抢答，否则小学组，中学组，大学组都可以抢答。然后判断具体是哪个组抢答，相应指示灯亮及数码管显示相应数字。抢答过程结束，返回等待下次抢答开始。四、设计思路4.1智力抢答器组成抢答器分为四部分：PLC,抢答按钮，抢答信号灯，显示部分。它利用抢答按钮输入各路抢答信号，经PLC处理，输出控制信号，控制数码管和信号灯电路工作。PLC与各路I/O端口分配如下：总控制小学组中学组大学组开始X14X1X11X21复位X0X2X12X22X3X13X23亮灯显示Y0Y1Y2Y3小学组的1号Y1输出，2号Y2输出，3号Y3输出。外部接线图如下：4.2三路抢答器设计（1）抢答功能通过互锁实现。将另外两组的输出继电器常开触点串入本组继电器线圈回路中，三组皆如此设计，即可实现一组抢答后，另外两组不能再抢答。（2）按钮功能通过中间继电器实现。当一组需三个按钮按下后才能抢答时，三个按钮不能保证同时被按下，若直接将按钮常开触点接入回路，很难确保电路上电。用按钮常开触点控制中间继电器，再将中间继电器常开触点串入相应回路，即可实现三个按钮不同时按下仍可抢答。（3）小学组抢答功能通过并联实现。将三个按钮SB11、SB12、SB13常开触点并联，即可实现按任意一个按钮可以抢答。小学组中三位选手直接由Y001、Y002、Y003，三者之间互锁。（4）中学组抢答功能通过串联实现。将三个按钮SB21、SB22、SB23常开触点串联，即可实现三个按钮都按后可以抢答。大学组抢答功能通过时间继电器实现。将时间继电器常闭触点串入SB31、SB32、SB33的串联回路，即可实现10s后不能抢答。 （5）倒计时流水灯功能通过时间继电器实现。每隔2秒一个时间继电器控制相应的常闭触点断开，从而5个流水灯在10s后全部熄灭，提醒大学组抢答时间到 五、设计梯形图六、程序指令表七、调试过程问题分析7.1调试中出现的问题(1) 梯形图错误(2) 程序无法保存(3) 程序写入后输出无反应(4) LED数码管显示不正确（5）流水灯全部亮起后无法熄灭。7.2分析与解决(1) 梯形图绘制有其特定规则，如不能有空行，并联时位置有要求等，掌握这些后再修改梯形图，转换时就不再有错误。(2) 一开始程序保存后，所存文件打开为空。程序保存应在梯形图转换之后，再进行保存，就可以保存程序。(3) 程序写入后，按下按钮输出无变化。PLC电源未打开，打开后正常。但写入程序时，应关闭PLC电源，否则无法写入。(4) 经仔细检查，梯形图设计没有问题。可能所用数码管段码与设计不符，换用另一数码管后，显示正常。（5）对于倒计时流水灯第一次设计如下：此种情况下流水灯不会熄灭的原因是，当20s后时间继电器T1上电，常闭触电T1断开，同时线圈失电，T1迅速再次闭合，所以T1对应的流水灯不会熄灭。更正后的设计图如下：当20s后时间继电器T1上电，常闭触电T1断开，灯Y004熄灭。八、课程设计总结8.1可编程逻辑器件PLC通过PLC与可编程逻辑器件课程的学习及设计，了解了PLC有以下优越的性能：(1) 灵活性和通用性强 继电器控制系统的控制电路要使用大量的控制电器，需要通过人工布线、焊接、组装来完成电路的连接。其致命的缺点是，如果工艺要求稍有改变，控制电路必须随之做相应的变动，耗时且费力。PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的。因此，在PLC控制的系统中，当控制功能改变时只需修改程序既可，PLC外部接线改动极少，甚至可不必改动。一台PLC可以用于不同的控制系统中，只不过改变了其中的程序罢了。(2) 抗干扰能力强、可靠性高 大量开关动作是有无触点的半导体电路来完成的，避免了继电器控制中的电器老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象的发生，大大提高了系统的可靠性，被誉为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。(3) 编程语言简单易学 大多数为梯形图语言，了解继电器控制线路的电气技术人员很容易接受。(4) PLC与外部设备的连接简单、使用方便 其输入/输出接口已经镶嵌于机体内，只需接很少的线路而已。(5) PLC的功能强、功能的扩展能力强(6) PLC控制系统的设计、调试周期短(7) PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化由于PLC内部电路主要采用半导体集成电路，更由于它具有很强的抗干扰能力,能适应各种恶劣的环境,因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。8.2.我们的设计心得通过本次PLC课程设计，我们及时回顾了PLC的内容，以前很多没有弄懂的问题都在实际运用中的得到了解答，同时，我们对PLC也有了更深入的认识，更懂得了PLC在实际生活中的重要作用。课设初始，对梯形图指令完全陌生无法下手，我们抓紧时间回顾了一遍笔记，然后一步步开始了设计，总开关、复位，串并联，通过中间继电器输出到LED，数码管显示倒计时，在实现了课设的基本要求之后，我们又开始增加一些实用的扩展功能，比如增加了数码管显示是哪一