目录
1 设计任务和要求 ............................................... 2 2 硬件设计 ..................................................... 4
2.1 输入输出设备选型 ....................................................... 4 2.2 主电路设计 ............................................................. 4 2.3 plc选型 ................................................................ 5 2.4 输入输出分配表 ......................................................... 6 2.5 输入输出电气接口图 ..................................................... 6
3 软件设计 ................................................... 7
3.1 控制程序流程图 ......................................................... 8 3.2 控制程序设计思路 ....................................................... 8 3.3 软件调试及结果分析 .................................................... 14
4 课程设计总结 .............................................. 15 参考文献
五人抢答器
1 设计任务和要求
PLC课程设计主要步骤如下：
1、分析被控对象的工艺条件和控制要求。被控对象是指受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。在进行系统设计时，首先需要深入了解被控对象的特点、控制过程与要求等。确定被控对象与PLC之间的输入、输出关系。控制要求主要指控制系统的基本方式、应完成的动作等，同时要注意必要的保护和连锁等
2、选择I/O设备。根据控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备的具体型号、数量等。常用的输入设备有按钮、限位开关，传感器等；常用的输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。
3、选择PLC的型号。根据已选择的I/O设备，统计I/O点数，选择合适的PLC类型，在选择时要考虑所需机型的容量大小、I/O模块种类及电源类型等。
4、分配I/O点。只有分配PLC的I/O点后，方可进行程序设计。
5、程序设计，它是整个系统设计的核心工作，首先要熟悉控制要求，根据控制要求设计好梯形图程序。
6、输入程序后调试程序。调试过程中如果发现问题，则要采取措施逐一排除，直至调试成功。
7、编写技术文件。则要包括说明书、电气原理图，电气元件明细表，程序等。
五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下：
设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。同时采用数码管显示，即抢答成功的队将会在屏幕上显示出队的组数号。
各队抢答必须在主持人给出了题目，说了开始并同时按了开始控制按钮后的10S内进行，如提前抢答，抢答器将报出“违例”信号。10S到若还无人抢答，抢答器将给出应答
时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30S内完成答题。如30S内还没回答完，则做答题超时处理。
灯光及音响信号的意义安排如下： 音响及某台灯，某队的组数号：正常抢答 音响及某台灯加总台灯：违例 音响加总台灯：无人应答及答题超时。
在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。
2 硬件设计
2.1输入/输出设备的选型
可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。
中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象寄存区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象寄存区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方，若有键按下或有I/O变化，则转入相应的子程序，若无则继续扫描等待。
PLC则是采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。扫描周期的长短主要取决于以下几个因素：一是CPU执行指令的速度；二是执 行每条指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。一个扫描周期主要可分为3个阶段。
2.2 主电路设计
五人抢答器的电路比较简单,没有什么复杂的电气设备.有PLC主机,按钮,灯泡,音响.所涉及到的电路接图也比较简单,只有一些简单的串并联.当按下按钮抢答时,相对应的灯泡就亮,音响就响.当没有按下开始抢答按钮时,相应的灯音响,灯,还有组别号都会亮.表示违规
.
2.3 PLC选型
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller ,简称PLC),一种具有微处理机的数字电子设备。用于自动化的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载到内存内存储与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元组合而成。
在可编程控制器系统设计时，首先应确定控制方案，下一步就是可编程控制器工程设计选型。工艺流程的特点和设计的要求是设计选型的主要依据。可编程控制器及其主要设备应是集成的，标准的。按照与易于工程设计形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型
所选用可编程控制器应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程控制器，功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此工程设计和估算时，应详细分析工艺过程的特点，控制要求，明确控制要求和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定可编程控制器的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性价比的可编程逻辑控制器和设计相应的控制系统。
2.4 PLC 输入/输出分配表
2.5 PLC的输入/输出电气接口图
3 软件设计
3.1控制程序的流程图
3.2控制程序的设计思路
1、梯形图设计如下：
3.3 软件调试及结果分析
本次设计大致分为三块：抢答、倒计时显示、各组组号显示。
在抢答这一块我们采用了基本指令，根据设计要求，各组为按钮抢答， 采用灯显示并将其自锁，组与组之间采用互锁，使其不能同时得电。再根据七段数码管的特性，a~g分别对应于程序中的输出Y11~Y17。主持人按复位按钮后，下轮重新抢答。
在倒计时这一块，我主要采用时间继电器实现这一功能，当主持人按了开始按钮后开始计时，倒计时由定时器完成，如此循环到达倒计时目的。当有组在规定的时间内抢答，抢答后重新计时30 秒，当30秒倒计时结束后，总台灯亮、音响报警，抢答作废，主持人按复位按钮后才可以进行下一轮。
在计分显示这一块，将PLC的输出Y11~Y17接到数码管的A~F段上，结合PLC编程控制抢答组号的显示，经过简单的结合与调试，比较完整的完成了设计
4 课程设计总结
通过这次的课程设计，让我学到了很多东西。首先是对PLC这门课程的一个总体掌握与运用的锻炼机会，在方案的规划，硬件的选择确定，程序中各个基本指令的用法，功能指令的应用场合、特定的功能等等这些方面，有了很大的提高；再就是学会了遇到不懂的问题及时查阅资料和询问老师，其实很多东西书上写的很好很详细，只是平时在一些小的问题上没有注意，从而导致在用法上有困难；再就是通过这次设计让我对PLC产生了更加浓厚的兴趣，从开始到调试再到最后，遇到了很多问题，但是通过找办法，让一个个问题解决，，我们相互帮助讨论，也培养了合作精神。
5参考文献
可编程控制器原理及应用„„„„„„„„„„„„„„„„郁汉琪，郭建
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1 设计任务和要求 ............................................... 2 2 硬件设计 ..................................................... 4
2.1 输入输出设备选型 ....................................................... 4 2.2 主电路设计 ............................................................. 4 2.3 plc选型 ................................................................ 5 2.4 输入输出分配表 ......................................................... 6 2.5 输入输出电气接口图 ..................................................... 6
3 软件设计 ................................................... 7
3.1 控制程序流程图 ......................................................... 8 3.2 控制程序设计思路 ....................................................... 8 3.3 软件调试及结果分析 .................................................... 14
4 课程设计总结 .............................................. 15 参考文献
五人抢答器
1 设计任务和要求
PLC课程设计主要步骤如下：
1、分析被控对象的工艺条件和控制要求。被控对象是指受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。在进行系统设计时，首先需要深入了解被控对象的特点、控制过程与要求等。确定被控对象与PLC之间的输入、输出关系。控制要求主要指控制系统的基本方式、应完成的动作等，同时要注意必要的保护和连锁等
2、选择I/O设备。根据控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备的具体型号、数量等。常用的输入设备有按钮、限位开关，传感器等；常用的输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。
3、选择PLC的型号。根据已选择的I/O设备，统计I/O点数，选择合适的PLC类型，在选择时要考虑所需机型的容量大小、I/O模块种类及电源类型等。
4、分配I/O点。只有分配PLC的I/O点后，方可进行程序设计。
5、程序设计，它是整个系统设计的核心工作，首先要熟悉控制要求，根据控制要求设计好梯形图程序。
6、输入程序后调试程序。调试过程中如果发现问题，则要采取措施逐一排除，直至调试成功。
7、编写技术文件。则要包括说明书、电气原理图，电气元件明细表，程序等。
五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下：
设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。同时采用数码管显示，即抢答成功的队将会在屏幕上显示出队的组数号。
各队抢答必须在主持人给出了题目，说了开始并同时按了开始控制按钮后的10S内进行，如提前抢答，抢答器将报出“违例”信号。10S到若还无人抢答，抢答器将给出应答
时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30S内完成答题。如30S内还没回答完，则做答题超时处理。
灯光及音响信号的意义安排如下： 音响及某台灯，某队的组数号：正常抢答 音响及某台灯加总台灯：违例 音响加总台灯：无人应答及答题超时。
在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。
2 硬件设计
2.1输入/输出设备的选型
可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。
中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象寄存区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象寄存区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方，若有键按下或有I/O变化，则转入相应的子程序，若无则继续扫描等待。
PLC则是采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。扫描周期的长短主要取决于以下几个因素：一是CPU执行指令的速度；二是执 行每条指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。一个扫描周期主要可分为3个阶段。
2.2 主电路设计
五人抢答器的电路比较简单,没有什么复杂的电气设备.有PLC主机,按钮,灯泡,音响.所涉及到的电路接图也比较简单,只有一些简单的串并联.当按下按钮抢答时,相对应的灯泡就亮,音响就响.当没有按下开始抢答按钮时,相应的灯音响,灯,还有组别号都会亮.表示违规
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2.3 PLC选型
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller ,简称PLC),一种具有微处理机的数字电子设备。用于自动化的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载到内存内存储与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元组合而成。
在可编程控制器系统设计时，首先应确定控制方案，下一步就是可编程控制器工程设计选型。工艺流程的特点和设计的要求是设计选型的主要依据。可编程控制器及其主要设备应是集成的，标准的。按照与易于工程设计形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型
所选用可编程控制器应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程控制器，功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此工程设计和估算时，应详细分析工艺过程的特点，控制要求，明确控制要求和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定可编程控制器的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性价比的可编程逻辑控制器和设计相应的控制系统。
2.4 PLC 输入/输出分配表
2.5 PLC的输入/输出电气接口图
3 软件设计
3.1控制程序的流程图
3.2控制程序的设计思路
1、梯形图设计如下：
3.3 软件调试及结果分析
本次设计大致分为三块：抢答、倒计时显示、各组组号显示。
在抢答这一块我们采用了基本指令，根据设计要求，各组为按钮抢答， 采用灯显示并将其自锁，组与组之间采用互锁，使其不能同时得电。再根据七段数码管的特性，a~g分别对应于程序中的输出Y11~Y17。主持人按复位按钮后，下轮重新抢答。
在倒计时这一块，我主要采用时间继电器实现这一功能，当主持人按了开始按钮后开始计时，倒计时由定时器完成，如此循环到达倒计时目的。当有组在规定的时间内抢答，抢答后重新计时30 秒，当30秒倒计时结束后，总台灯亮、音响报警，抢答作废，主持人按复位按钮后才可以进行下一轮。
在计分显示这一块，将PLC的输出Y11~Y17接到数码管的A~F段上，结合PLC编程控制抢答组号的显示，经过简单的结合与调试，比较完整的完成了设计
4 课程设计总结
通过这次的课程设计，让我学到了很多东西。首先是对PLC这门课程的一个总体掌握与运用的锻炼机会，在方案的规划，硬件的选择确定，程序中各个基本指令的用法，功能指令的应用场合、特定的功能等等这些方面，有了很大的提高；再就是学会了遇到不懂的问题及时查阅资料和询问老师，其实很多东西书上写的很好很详细，只是平时在一些小的问题上没有注意，从而导致在用法上有困难；再就是通过这次设计让我对PLC产生了更加浓厚的兴趣，从开始到调试再到最后，遇到了很多问题，但是通过找办法，让一个个问题解决，，我们相互帮助讨论，也培养了合作精神。
5参考文献
可编程控制器原理及应用„„„„„„„„„„„„„„„„郁汉琪，郭建