中北大学可编程控制器件课程设计报告书

PLC课程设计

说明书

可倒计时按钮式三路抢答器

学生姓名： 学号： 14070

学 院： 计算机与控制工程学院

专 业： 电气工程及其自动化 指导教师：

2016年 12 月

I

中北大学可编程控制器件课程设计报告书

目 录

1 绪论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1.1.1 系统基本要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1.1.2 附带功能 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1.2 课题主要过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2 系统设计内容及要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2.1 PLC基本原理及采用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2.2 系统控制要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2.3.1系统工作原理及运行过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2.3.2 附带功能工作原理及运行过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 3 整体设计及仿真过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 3.1 变量及程序说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 3.1.1输入输出量说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3.1.2六段数码管说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3.2按键拓展补充程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3.3 外部接线图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3.4 梯形图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3.4.1倒计时计时部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3.4.2 基本要求抢答部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3.5编译仿真过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 3.6实验动画演示。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3.6.1抢答器主界面。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3.6.2外界按钮拓展接线图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3.6.3实验按钮拓展时演示。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 3.6.4通知抢答区演示（即倒计时）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3.6.5抢答及复位演示。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 4 课程设计总结感想。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 附录A（梯形图）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 附录B（四路及以上拓展思路）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16

II

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1 绪论

市面上的的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天，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，可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适PLC型号，然后进行资源配置，设计控制系统。本次课程设计采用PLC作为实验工具进行抢答器的通知抢答和抢答功能的实现。 1.1.1 系统基本要求

一个三路抢答器，任意一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号并且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其他组按下无效，抢答器复位后才可重新抢答。 1.1.2 附带功能

在课题要求之外还附带设计了抢答通知区和实体按键的拓展（请见下页工作原理及运行过程） 1.2 课题主要过程

1设计功能基本框图，设定变量字符。 2 编写梯形图及变量进行调试运行。 3 通过仿真运行确保各变量正常运行。

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4 将变量导入进显示器界面关联界面按键或图形表示。

5 给字符变量设定地址，进行I/O点分配（实体按键拓展用） 6 画出PLC的外部接线图，并接线（实体按键拓展用） 7 对程序进行编译、下载、运行

2 系统设计内容及要求

2.1 PLC的原理及采用

PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能 的原则而设计。

本次课程设计所选的是施耐德公司所生产的M218系列的TM218LDAE24DRHN。 2.2 系统控制要求

设计三路抢答器控制系统，其控制要求如下：一个三路抢答器，任意一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号并且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其他组按下无效，抢答器复位后才可重新抢答。 2.3.1 系统工作原理及运行过程

基本功能： 抢答器的核心设计为抢答模块，抢答模块的主要功能是自锁，即主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答后，一旦有一个选手首先按下抢答按钮，其他两位选手将无法抢答，同时显示器能及时显示该组的编号并且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其他组按下无效，直到主持人按下再次开始复位按钮，三位选手才可再次抢答。 2.3.2 附带功能工作原理及运行过程

（1）抢答通知区功能：添加开始按钮，当按下开始按钮时，开始倒数时间3秒红灯黄灯绿灯依次点亮后直至出现开始抢答字样闪烁，在此期间各选手无法进行抢答，即抢答按键无效，当出现开始抢答字样闪烁时即为通知抢答，

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