plc课程设计设计三路抢答器控制系统

plc课程设计--设计三路抢答器控制系统
1 引言
1.1 设计任务与要求
本次PLC课程设计任务与要求如下：
一、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。

二、设计I/O点分配
三、画出PLC的外部接线图
四、设计完整的梯形图
五、编译、下载、运行
1.2 实用价值与理论意义
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。

随着科技的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。

目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，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为核心的部件成为主流。

本次PLC课程设计的目的与意义在于提高同学们的动手操作能力、巩固课本知识、
培养自觉学习能力、提高团队合作意识以及一些基本编程知识的掌握等，主要是对施耐德SomachinePLC编程软件、M218系统等的应用。

2 PLC的介绍
施耐德plc编程软件是施耐德电气自动化的核心产品，它是新一代软硬件自动化平台。

其全新的独创设计缩短了开发时间，处理器的灵活性可以实现更高的性能。

基于开放性以及对工具的协同式应用，Unity 在软件开发和控制系统运行上达到了更高水平，它将生产率的提高放在首位。

SoMachine是一款专业、高效且开放的OEM解决方案软件，可以在单一的环境中开发，组态和调试整台机器，包括逻辑程序，电机控制，HMI和相关的网络自动化功能。

Somachine基于Codesys，对于M218，M238以及M258机型，UnityPro对应于昆腾等中大型系列。

Somachine可以看作施耐德对于小型系统的打包销售，包括HMI以及小型PLC系统，其Somachine附带的驱动盘内有一些针对于不同行业的专用功能块可供直接调用。

M218 编程软件支持6 种IEC 61131 标准编程语言：梯形图(LD)，顺序功能图(SFC)，功能块(FBD)，流程图(CFC)，指令表(IL)，结构化文本(ST)。

M218 的程序由用户定义的变量、功能库和用户编写的应用程序代码等构成。

M218所有执行的应用程序称为任务，由用户定义的程序段和子程序组成( 根据用户习惯也可以只由一个主程序组成)。

根据控制需要定义程序段为主任务，快速任务或事件任务。

不同任务扫描方式也不同：触发方式，周期扫描或顺序扫描。

SoMachine 软件的程序结构支持用户编写多个程序段组成一个完整的应用程序。

程序段可以是由用户编写的程序代码的POU ( 程序组织单元)。

3 设计思路
3.1 PLC选择
在这次课程设计中，使用的是施耐德SoMachine系列M218编程软件，按控制要求及I/O分配系统采用施耐德公司Somachine系列PLC设计三路抢答器，LED数码动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通响应的数码管后，即显示字段上得到显示字形码。

3.2 工作原理
主持人提出开始抢答时，按下X0，所有线圈均失电，实现复位。

当某位抢答者按下按钮时，如X2被首先按下后，Y2线圈得电，对应的线圈Y12、Y15得电，从而显示出相应的号码2,对应的灯泡闪烁。

抢答结束后，主持人按下X0，再次复位，进行下一轮抢答。

3.3 外部接线图
图3.1 外部接线图
3.4 I/O地址分配
表3.1 I/O地址分配
输入端子分配输出端子分配
抢答按钮1 X1 数码管a Y10
抢答按钮2 X2 数码管b Y11
抢答按钮3 X3 数码管c Y12 主持人复位按钮4 X0 数码管d Y13
数码管e Y14
数码管f Y15
数码管g Y16
闪烁灯1 Y17
闪烁灯2 Y18
闪烁灯3 Y19
3.5 按控制要求设计梯形图
3.5.1 变量声明
图3.2变量声明
3.5.2 梯形图
抢答器：
图3.3 抢答器
选手X1按下抢答器时，X1闭合，Y1得电并自锁。

选手X2、X3抢答原理同上。

数码管：
图3.4数码管
当选手X1按下抢答器时，常闭触点Y1断开，只有Y11和Y12通电，数码管显示为“1”。

当选手X2按下抢答器时，常闭触点Y2断开，只有Y12和Y15失电，数码管显示为“2”。

当选手X3按下抢答器时，常闭触点Y3断开，只有Y14和Y15失电，数码管显示为“3”。

闪烁灯：
图3.5 闪烁灯
常开触点Y1闭合时，BLINK产生脉冲,使线圈Y17对应的灯随之闪烁。

Y2、Y3原理
同上。

4 利用软件仿真
4.1 梯形图对应的指令表
图4.1 指令表4.2 时序图
下列分别为选手X1、X2、X3的时序图：
图4.2 1号选手X1
图4.3 2号选手X2
图4.4 3号选手X3
图4.5 主持人X0
4.3 触摸屏实现
图4.6 触摸屏
5 课程设计心得体会
作为一名电气工程及其自动化大三的学生，我觉得课程设计是很有意义的而且是很有必要的。

在已度过的学期中我们接触的大多数为基础课，没有太多的实践，而课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

在此次课程设计中，我们主要分为电路设计和仿真，在课堂知识的基础上，我们还查阅了图书馆相关的书籍，很好的将理论应用到了实践，
更加深了对PLC的理解和对M218的认识，虽然过程有点困难，但还是学到了不少知识。

通过课程设计，使我深深地体会到，干任何事都必须耐心，细致，在设计过程中只要有一个地方弄错，就会影响最后的结果，使得效率降低。

总之，这次课程设计给我弥补了很多我欠缺的知识，在今后的学习过程中，要更加努力的学习机子的专业知识，多多与同学和老师交流。

附录A：梯形图
附录B：外部接线图
参考文献
[1] 付家才. 电工电子实践教程. 化学工业出版社.2003
[2] 尹勇李林凌. Multisim电路仿真入门与进阶. 北京：科学出版社.2005
[3] 阎石. 数字电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.2004。