抢答器PLC控制综合系统程序设计.doc

目 录
1 绪论…………………………………………………………………….…….2~3
1.1 课程题目…………………………………………………………………2
1.2 设计目标及要求…………………………………………………………2
1.3 原始资料…………………………………………………………………2
1.4 课题要求…………………………………………………………………3
1.5 日程安排…………………………………………………………………3
1.6 关键参考书…………………………………………………………....…3
2 器件选择……………………………………………………………………...4~6
2.1PLC概述……………….….……………………………………………4
2.2抢答器整体功效介绍…………………….……………………………4
2.3硬件电路设计………………………………………………...……….…4~6
2.3.1控制系统选择…………………………………………………….… 4
2.3.2 OMRON SYSMAC系列PLC编程元件介绍……………………5
2.3.3 OMRON SYSMAC系列PLC通用定时器……………….……..……6
2.3.4输入继电器和输出继电器……………………………..……………6~7
2.3.5蜂鸣器说明…………………………………………………..……7
3 程序设计…………………………………………………………………….8~13
3.1 总体设计思绪…………………………………………………….…….8
3.2 PLC输入输出口分配…………………………………….…….………9
3.3抢答器输入输出接线图……………………….………………….…10
3.4抢答器外部接线图………………………….….…………………….11
3.5抢答器梯形图………………………….………………………….12~14
4 安装、接线及系统联合测试…………………………………………………15
5 总结……………………………………………………………………………16
6参考文件…………………………………………………………………….…17
1 绪论
1.1 课程题目
抢答器PLC控制系统设计

1.2 设计目标及要求
1、熟悉电气控制系统通常设计标准、设计内容及设计程序。
2、掌握电气设计制图基础规范，熟练掌握PLC程序设计方法和步骤。
3、学会搜集、分析、利用电气设计相关资料及数据。
4、培养独立工作和工程设计能力和综合利用专业知识处理实际工程技术问题能力。

1.3 原始资料
1.3.1设备概况
实用抢答器这一产品是多种竞赛活动中不可缺乏设备，不管是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，全部会举行多种多样智力竞赛，全部会用到抢答器。现在市场上已经有多种多样智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计，只含有抢答锁定功效一个电路，以模拟电路、数字电路或模拟电路和数字电路相结合产品，这部分抢答器已相当成熟。现在抢答器含有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提醒，有以音乐方法来表现）、屏幕显示、按键发光等多个功效。但功效越多电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方法简单(有甚至没有显示电路)，无法判定提前抢按按钮行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为关键部件进行逻辑控制及信号产生，用PLC本身优势使竞赛真正达成公正、公平、公开。
1.3.2控制要求
1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0-S7表示。
2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3）抢答器含有锁存和显示功效。即选手按动按钮，锁存对应编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提醒。选手抢答实施优先锁存，优先抢答选手编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4）抢答器含有定时抢答功效，且一次抢答时间由主持人设定（如30秒）。当主持人开启"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂声响，声响连续时间0.5秒左右。
5）参赛选手在设定时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6）假如定时时间已到，无人抢答，此次抢答无效，系统报警并严禁抢答，定时显示器上显示00。
1.4 课题要求
1、设计标准：国家现行相关电气设计规范及主管部门要求等。
2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。
3、设计结果：课程设计汇报（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、步骤图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（全部结果均应为打印稿）

1.5 日程安排
此次课程设计时间共一周，进度安排以下：
1、设计准备，熟悉相关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天）
2、分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天）
3、绘制控制步骤图、I/O端子接线图。（1天）
4、梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天）
5、整理计算书及图纸、写课程设计汇报。（1天）

1.6 关键参考书
1、《电气控制和可编程控制器应用技术》 郁汉琪主编 东南大学出版社
2、《工厂电气控制技术》 方承远主编 机械工业出版社
3、《可编程控制器原理应用网络》 徐世许主编 中国科学技术大学出版社
4、《工厂常见电气设备手册》（第2版）上、下册 中国电力出版社

3 程序设计
3.1 总体设计思绪
当主持人打开开启开关后，在设定时间TO（如30s） 内，假如某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响（因试验室无蜂鸣器，此次采取小灯泡替换），而且在8段数码管显示器（因试验室无显示器，此次采取BCD码输出至小灯泡替换）上显示出抢答成功组号，此时电路实现互锁，其它组再按下抢答按钮为无效;
在抢答成功后，定时器停止工作。显示器显示选手编号和抢答时间。主持人打开开关S，系统清零。

3.2 PLC输入输出口分配
I/O分配表：
输入输出
元件符号
地址
元件作用
输入
SB0
0.00
主持人开关
SB9
0.09
复位
SB1
0.01
1号选手按纽
SB2
0.02
2号选手按纽
SB3
0.03
3号选手按纽
SB4
0.04
4号选手按纽
SB5
0.05
5号选手按纽
SB6
0.06
6号选手按纽
SB7
0.07
7号选手按纽
SB8
0.07
8号选手按纽
输出
HR
10.07
蜂鸣器(由小灯泡替换)
HL1
10.01

选手编号BCD码显示
(由小灯泡替换)
HL2
10.02
HL3
10.03
HL4
10.04
HL5
11.01

时间倒计时BCD码显示(十位)
(由小灯泡替换)
HL6
11.02
HL7
11.03
HL8
11.04
HL9
11.05

时间倒计时BCD显示(个位)
(由小灯泡替换)
HL10
11.06
HL11
11.07
HL12
11.08

3.3 抢答器输入输出接线图

3.4抢答器外部接线图
SB0

HR

HL1
P
SB1

HL2
SB2

HL3
SB3

HL4￥
SB4

HL5
L

SB5

HL6
SB6

HL7&
SB7

HL8
SB88

HL9&
C

HL100

HL11&

HL12

3.5 抢答器梯形图

1号抢答按钮，输出自锁

2号抢答按钮，输出自锁

3号抢答按钮，输出自锁

4号抢答按钮，输出自锁

5号抢答按钮，输出自锁

6号抢答按钮，输出自锁
7号抢答按钮，输出自锁

8号抢答按钮，输出自锁

（主持人闭合抢答开关SB0，即0.00闭合，抢答开始。8组选手任一选手按其抢答按钮，将其输出自锁。当抢答结束或无人抢答时，主持人打开开关SB9，即0.09打开，系统复位清零。该段梯形图使用互锁，一旦有选手选中，其它选手抢答无效）

开始，触发计时器

定时器，此次试验定时为30秒，以BCD码输出。8位选手一旦其中一位抢答成功，定时器停止

蜂鸣器