PLC课程设计Word文件下载.docx

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抢答器

2.1四路抢答器概述

2.2四路抢答器工作原理

三．程序设计与调试

摘 

要

伴随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入人们的生活。

同时带动传统控制检测日新月益换代与更新。

PLC的结构简单、编程方便、可靠性高、适用性能优越、实用性强可等优点，已广泛用于工业过程和日常生活中的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

在当今社会以及今后的生活中可编程控制器将成为工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。

PLC将成为工业生产的重要因素之一。

由于PLC具有对使用环境适应性强，同时其内部定时器资源十分丰富。

可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。

因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理，减少了交通事故的发生。

在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，根据具体硬件结构以及针对具体应用对象特点的软件结合加以完善。

十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。

引言

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。

因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。

同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

在该设计中，还引入FX2N-16MR触摸屏模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。

一.设计背景

抢答器广泛应用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。

本文介绍一种抢答器，能使四个人同时参加抢答赛，四个参赛台总体设计选用西门子S7-200PLC控制抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。

抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。

随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；

技术含量大提升；

更加方便可靠。

用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。

此任务的抢答器可根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据情况用灯光和声音现实其回答正确和错误。

四路智力抢答器有四个抢答按钮最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，伴有灯光和声音指示，并开始计时答题时间。

计时时间到声音提示停止答题，同时有警报响起。

主持人有开始和停止按钮，及系统自带的复位按钮。

二.设计目的

⑴熟悉PLC主机结构及编程环境；

⑵进一步熟悉编程器及STEP—7的使用方法，掌握输入\输出、定时器\计数器、微分、保持继电器等常用指令的功能和编程方法；

⑶理解联锁、跳转、数据比较、数据位移、数据传送、数据转换、运算等指令的功能，掌握其使用方法；

⑷通过基本训练，设计一个PLC控制抢答器装置。

按控制要求选择PLC机型和外部设备，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；

抢答器

第一部分

1.1四路抢答器概述

本文介绍一种数字式抢答器，能使八个队同时参加抢答,赛场中设有1个主持人参赛台总体设计选用西门子PLC控制抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。

技术含量大大提升；

目前,形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位,它为各种竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定程度上丰富了人们的业余生活。

可编程控制器（PLC）：

所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。

这种形式目前在工业现场应用最为广泛。

PLC的可靠性：

进口PLC采用的CPU都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的，经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。

PLC的可扩展性：

要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而PLC的编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。

PLC的可维护性：

PLC本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。

操作：

PLC的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。

另外，一旦系统发生故障，画面自动切换到故障提示画面，提示故障原因和排除方法。

甚至可以显示故障在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。

特点：

价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。

1.2四路抢答器工作原理

这次设计的PLC智能抢答器是适合四人抢答的四路抢答器。

给竞赛主持人设置了3个控制按钮，用来控制开始、复位、停止计时，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，则数码管就显示该组的编号，音响电路发出声响提示信号以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不在相应，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。

若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时音响电路发出声响并且有音响警报。

按下启动按钮定时器T37计时（设定30秒）若30秒限制到时仍无人抢答音响电路发出声响，以示选手放弃该题。

此设定为30秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号。

其中以上功能都通过编制PLC程序来控制一个数码管以及一个蜂鸣器来实现的。

本次设计用到三个定时器，T37、T38和T39。

在主持人按下启动按钮后用定时器T38定时5S，在5S内按下抢答按钮是有效的，超出5S此题将作废，主持人按下复位按钮重新开始下一题。

T39用来延时1S，当抢答有效时，蜂鸣器回响1S。

第二部分

2.1控制系统硬件组成结构图

2.2系统I\O分配表

抢答器的PLC控制系统的输出端口如表

输入端口

输出端口

其他器件

抢答器1

I0.1

指示灯1

Q1.0

定时器1

T37

抢答器2

I0.2

指示灯2

Q1.1

定时器2

T38

抢答器3

I0.3

指示灯3

Q1.2

定时器3

T39

抢答器4

I0.4

指示灯4

Q1.3

启动

I1.0

数码显示1

Q1.4

停止

I1.1

数码显示2

Q1.5

数码显示4

Q1.6

警报

Q0.0

彩球

Q0.1

2.3顺序功能图

2.4系统硬件连接图

根据系统要求和所需要的硬件，系统数字量输入点总计6个，输出点总计9个点。

综合考虑到系统的性价比和系统的可扩展性，输入、输出点留出一定的富裕量，因此PLC选择SIEMENS的S7-200系列的CPU226继电器输出型和数字量扩展模块EM223。

输入、输出端子电气接线图如图所示。

第三部分程序设计与调试

系统软件设计

3.1整体设计

根据PLC智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。

通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。

该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。

在抢答时只需按动按钮即可数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。

安全、可靠、省时、省力、价格便宜。

控制软件应用SIEMENS编程软件，采用梯形图语言编写工作系统自动控制流程框图如图4.1.所示。

根据系统控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。

自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行程序，当中充分应用各个过程的互锁来保证系统的安全。

3.2PLC梯形图

3.3软件指令表

3.4软件调试

将设计好的程序写入PLC后，首先要做的就是仔细检查程序，并改正写入时出现的错误。

用户程序一般先在实验室模拟调试，一般不用接PLC实际的负载（如接触器、电磁阀等）。

也可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号。

在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。

发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。

完成上述的工作后，就可以进行现场的调试工作。

首先将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中有可能将会显示出系统中原先可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。

如果调试达不到指标要求，则可以对相应硬件和软件部分设计作适当调整，通常只需要略微修改程序就可能出现实际效果。

全部调试通过后，再经过一段时间的实验，系统才可以投入到实际运用当中。

调试过程中遇到的问题和解决方法：

（1）

程序下载不到PLC的CPU中，有可能是CPU模式没有设置正确。

需要将CPU设置在RUN模式。

（2）

调试结果与设计的不完全吻合，此时需检查程序看是否存在逻辑上的错误或是双线圈输出问题。

（3）不断地调试和检查，使得在满足要求的前提设计出运行最稳定程序最简单的程序。

第四部分分析与总结

结论分析

此次程序调试的结果与课程设计的要求基本相符，但是在完成了基本任务之后我们也在思考还有哪

些没有开发出来的功能或是程序还有可以简化的地方。

譬如，可以通过中间继电器的使用，从而避免程序中的双线圈输出，这一点也是在程序出错之后才意识到的问题。

只有通过不断地调整、思考、改进我们才能更加深入了解PLC及其编程的内涵所在。

最后在上交成果的时候，老师的许多问题和意见也深深启发了我们。

充分利用现有资源结合所学知识，可以设计出功能相对比较丰富的抢答器。

课程设计体会

失败总是难免的，调试程序也不是一次两次就可以成功的。

重要的如何在失败与错误中有所反思和总结，只有在失败中才能真正体会到成功的不易。

在此次课程设计的过程中遇到了各种各样的问题。

从硬件接线、设备运行模式到软件编程和程序调试都有不同的问题出现。

我们利用现有的资源，向老师请教，向同学询问，包括上网查询资料等，这些大大帮助了我们，是我们少走了很多弯路。

这次电器与PLC控制技术的课程设计给我最大的感受就是，这门课程的综合分析实践性非常强，应用的范围也非常广泛。

与其他课程不同的是这门课程理论性不是很强，主要强调的是逻辑思维能力以及动手操作实践能力。

只有亲自动手实践了才能对课程中的知识有更加深入的理解。

所谓眼过千遍，不如手过一遍就是这个道理。

还有一点我想在此强调一下：

团队合作在这次课程设计中间发挥了极大的作用，通过团队的合作我们可以互相学习弥补各自的缺陷，可以借鉴他人优秀的想法和构思启发自己。

团队的协作可以解决不同人的问题，以加深对理论的学习。

同样团队中间的竞争意识也激发了大家的潜能，发挥自身最大优势，争取有所创新，调高了个人综合实力。

参考文献

[1]张万忠、刘明芹.电器与PLC控制技术.北京：

化学工业出版社，2011.[2]西门子公司.SIMATICS7-200系统手册，2002.

[3]陈立定等.电气控制及可编程控制器.广州:

华南理工大学出版社，2001.