1、目 录1 绪论.231.1 课程题目21.2 设计目的及要求21.3 原始资料21.4 课题要求31.5 日程安排31.6 主要参考书32 器件选择.462.1PLC 的概述 .42.2 抢答器整体功能的介绍.42.3 硬件电路设计.462.3.1 控制系统选取. 42.3.2 OMRON SYSMAC系列PLC的编程元件介绍52.3.3 OMRON SYSMAC系列PLC通用定时器.62.3.4输入继电器与输出继电器672.3.5 蜂鸣器的说明73 程序设计.8133.1 总体设计思路.83.2 PLC 输入输出口分配 .93.3 抢答器的输入输出接线图.103.4 抢答器的外部接线图.11
2、3.5 抢答器的梯形图.12144 安装、接线及系统联合测试155 总结166 参考文献.171 绪论1.1 课程题目抢答器 PLC 控制系统设计1.2 设计目的及要求1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握 PLC 程序设计的方法和步骤。3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。1.3 原始资料1.3.1 设备概况实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前
3、市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现） 、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。1.3.2 控制要求1）抢答器同时供 8 名选手或 8
4、 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）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒） 。当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 0.5秒左右。5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清
5、除为止。6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。1.4 课题要求1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。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、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等） ，主电路图、控制电路图、流程图、I/O 端子接线图、梯形图及程序。 （所有成果均应为打印稿）1.5 日程安排本次课程设计时间共一周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关电气设计规范，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、绘制控制流程图、I/O 端子接线图。 （1
6、 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、写课程设计报告。 （1 天）1.6 主要参考书1、 电气控制与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、 工厂常用电气设备手册 （第 2 版）上、下册 中国电力出版社3 程序设计3.1 总体设计思路 当主持人打开启动开关后，在设定时间 TO（如 30s） 内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响（因实验室无蜂鸣器，此次采用小灯泡代替） ，并且在 8 段数码管显示器（因实验室无显示器，
7、此次采用 BCD 码输出至小灯泡代替）上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效;在抢答成功后，定时器停止工作。显示器显示选手的编号和抢答的时间。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 号选手按纽输入SB8 0.07 8 号选手按纽HR
8、10.07 蜂鸣器(由小灯泡代替)HL1 10.01HL2 10.02 HL3 10.03HL4 10.04 选手编号 BCD 码显示(由小灯泡代替)HL5 11.01HL6 11.02HL7 11.03HL8 11.04时间倒计时 BCD 码显示(十位)(由小灯泡代替)HL9 11.05HL10 11.06HL11 11.07输出HL12 11.08时间倒计时 BCD 显示(个位)(由小灯泡代替)3.3 抢答器的输入输出接线图 SB23.4 抢答器的外部接线图SB0SB1SB3SB4SB5SB6SB7SB88PLCHRHL1HL2HL3HL4￥HL5HL6HL7&HL8HL100HL11&HL12HL9&3.5 抢答器的梯形图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，其他选手抢答无效）开始，触发计时器定时器，本次实验定时为 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
