基于PLC的打地鼠游戏课程设计.docx

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基于PLC的打地鼠游戏课程设计

PLC课程设计

一、绪论

1.1课程设计的意义

电器控制技术是电气工程及自动化专业的一门重要课程，该课程不但有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强。

安排课程设计有利于巩固理论知识，锻炼实践能力，将理论与实践相结合。

1.2课程设计目的

（1）综合运用PLC课程和其他理论课程知识，掌握PLC设计的一般方法，树立正确的设计思想，培养分析问题解决问题的能力。

（2）学会从控制系统功能的要求出发，合理选择设备制定方案。

（3）学会PLC简单的程序编写，运行及操作。

1.3PLC的基本结构

用PLC实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这变换予以物理实现，多应用于工业场合。

PLC转为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。

图1.1PLC结构图

1.4PLC的编程语言

在可编程逻辑控制器中有多种编程设计语言，它们是梯形图语言，功能表图语言，功能模块图语言，结构化语句描述语言等。

本次采用梯形图语言，它与电器操作原理图对应，具有直观性和对应性，易于掌握和学习。

梯形图程序设计语言的特点是：

1　与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；

2　与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；

3　与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；

4　与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。

二、

设计要求及功能

2.1设计要求

实验平台中有一个LED灯管阵列和开关阵列，并且开关和对应位置的LED灯管在逻辑上对应。

游戏时，发光二极管阵列中的一个会闪烁一下，然后给出一定时间（根据级别不同时间也不同）让游戏者将对应的开关按下，如果按对则计数器会计数加1，按错或没有在规定的时间内按下按键均不加分但也不扣分；如果在规定时间内完成多少或一个未完成，那么游戏将自动返回到开始状态，按下I0，游戏重新开始，规定在地鼠出现的时间内（并且在这段时间内地鼠会一直显示）如果游戏者按对按键才会得分。

2.2基本功能

成品中的开关和对应位置的发光二极管在逻辑上对应，游戏时发光二极管上的灯会亮，总共有四盏灯，I0,I1，I2，I3。

按下I0游戏开始，阵列中的灯会亮，但是灯亮个数会随着时间的变化变化，开始是一盏灯，接着可能是两盏，然后是三盏灯一起亮，这些灯亮都是随机然后给出一定时间（根据级别不同时间也不同）让游戏者将对应的开关按下，如果按对则计数器计数，按错或没有在规定的时间内按下按键均不计数但也不计数。

到达规定时间，游戏结束，计数器会显示，你完成多少。

三、

硬件电路图设计

3.1利用电脑CAD软件设计模拟硬件图：

CAD首先它是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。

而且具有丰富的绘图和绘图辅助功能，如实体绘制、关键点编辑、对象捕捉、标注、鸟瞰显示控制等，它的工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、信息交换、文本编辑、图像处理和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。

其次它不仅在二维绘图处理更加成熟，三维功能也更加完善，可方便地进行建模和渲染。

在CAD软件操作中，为使用者方便，于在Windows中工作时一样，利用快捷键代替鼠标。

可以利用键盘快捷键发出命令，完成绘图，修改，保存等操作。

3.2绘图技法　

为了提高作图速度，用户最好遵循如下的作图原则：

1．作图步骤：

设置图幅→设置单位及精度→建立若干图层→设置对象样式→开始绘图。

2．绘图始终使用1：

1比例。

为改变图样的大小，可在打印时于图纸空间内设置不同的打印比例。

3．为不同类型的图元对象设置不同的图层、颜色及线宽，而图元对象的颜色、线型及线宽都应由图层控制（BYLAYER）。

4．需精确绘图时，可使用栅格捕捉功能，并将栅格捕捉间距设为适当的数值。

5．不要将图框和图形绘在同一幅图中，应在布局（LAYOUT）中将图框按块插入，然后打印出图。

6．对于有名对象，如视图、图层、图块、线型、文字样式、打印样式等，命名时不仅要简明，而且要遵循一定的规律，以便于查找和使用。

7．将一些常用设置，如图层、标注样式、文字样式、栅格捕捉等内容设置在一图形模板文件中（即另存为*.DWF文件），以后绘制新图时，可在创建新图形向导中单击"使用模板"来打开它，并开始绘图。

图3-1CAD模拟硬件接线图

四、

程序设计

4.1系统流程图如下图4-1

PLC进入运行，系统处于初始状态，准备好启动。

按下启动按钮，灯会点亮，在灯自动熄灭前按下对应的按钮灯熄灭，直到游戏结束，可以在电脑上查看记录当前所得的分数。

图4-1系统流程图

4.2系统梯形图

图4-2系统梯形图

五、调试及运行

5.1硬件调试

仔细看硬件电路电源极性有没有接反，是否接地，看有没有逻辑性错误，主要包括错接、开路、短路。

检查接线是否牢固，及时更改错误。

5.2软件调试

（1）编写梯形图并检查。

（2）将程序、扩展指令等下载到PLC。

（3）程序传送成功后选择运行，完成后PLC就能按程序工作了，调节PLC输入，观测对应的输出是不是想要的结果。

六、设计心得

通过这次设计实践，掌握了PLC基本编程的方法，对PLC的基本工作原理和使用方法有了更深刻的了解。

在对理论的应用中，提高了我们的实践素质。

在本次实践中，遇到了一些错误操作，编程上面也出现了错误。

问题出现了，运行结果达不到我们想要的结果，不过经过仔细排查，同学讨论，最终解决了问题。

在这解决问题的时候，我们对PLC的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。

实践使得自己的动手能了和独立思考能力得到了进一步的加强，也让自己对PLC设计原理以及梯形图、顺序功能图等有了更好的了解。

有很多设计理论来源于实践，从实践中找到设计的方法，在实践中比较理论巩固理论知识。

在这次实践中还得到了老师和同学的帮助和意见，学习过程中不是每一个问题都是自己能够解决的，向老师请教和同学讨论都是很好的方法。

在讨论中比较同学与自己对问题的不同思考，取长补短，共同进步，在此向老师和同学表示由衷的感谢！