游戏机PLC设计说明书.docx

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游戏机PLC设计说明书

1引言

在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的——离散量的数据采集监视。

由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。

1.1课题设计的目的

本次的游戏机的课程设计使用到了PLC，主要是为了利用PLC控制游乐机使得其更加智能化、运行的可靠性更高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点。

进一步体现出PLC在游戏机领域的使用的广泛性。

同时使大家学习使用技术手册，掌握查阅专业资料的相关方法。

1.2设计内容

通过分段设计的处理方式，将游乐机工作的各类情况分类考虑，一步步实现程序的设计。

1.3实现的目标

本次课程设计使得同学们完成了对游戏机的控制，包括PLC的型号选择，外部接线以及程序的设计与调试等工作，学会从控制系统功能出发，合理选择外围设备，制定设计方案，编写控制程序，掌握定时器的格式及编程方法。

同时教会大家如何使用S7-200仿真软件的使用。

2系统总体方案设计

2.1系统硬件配置及组成原理

2.1.1S7-200

S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。

其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

图2-1-1S7-200系统组成

2.1.2台达触摸屏编程软件（DOP-B系列人机界面软件）

硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。

根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。

HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。

使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

图2-1-2DOP-B系统组成

2.1.3输入输出点数的确定

输入有：

开关SB0，根据动物的击打端口设置感应器SB1-SB9，复位输入SB10。

输出有：

动物现身隐身控制YA1，YA2，YA3；彩灯HL1，HL2；蜂鸣HA；指示灯HL3。

2.1.4PLC选型

根据输入输出的点数可以选择西门子S7-200型。

2.2系统变量定义及分配表

图2-2-1分配表

图2-2-2系统变量定义表

2.3系统接线图设计

表2-3-1输入端口表

输入

SB0

SB1

SB2

SB3

SB4

SB5

SB6

SB7

SB8

SB9

SB10

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

I1.0

I1.1

I1.2

表2-3-2输出端口表

输出

YA1

YA2

YA3

HL1

HL2

HA

HL3

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

图2-3-3系统接线图

3控制系统程序设计

3.1控制系统的设计思路

首先程序由启动、动物灯闪烁、击打计数、彩灯闪烁、蜂鸣器蜂鸣、等五个部分组成，其中动物灯闪烁、击打计数、彩灯闪烁、蜂鸣器蜂鸣作为该程序的主体部分，在设计上采取将各个部分程序设计完成后再联接起来，并进行运行调试得出最后程序的总过程。

采用以往惯用的经验设计法，并在各个部分增加一些创新的设计。

同时依据触摸屏的软件的上位机人机操作指令，将对应的I/O端口转换成虚拟的M端口进行程序的运行。

3.2控制程序流程图设计

3.2.1启动部分

开启开关I0.0通过正突变接通并保持运行灯在工作状态，同时开始计时游戏的时间。

总时间300秒，通过计时器完成。

3.2.2闪灯部分

利用计时器来制作电路的通断，并借助中间继电器来完成，从而形成闪烁电路

3.2.3击打计数部分

每只动物都有三个靶位用触控开关I0.1-I1.1分别代替，游戏开始时用总开关I0.0来产生一个脉冲清零计数器然后开始游戏。

3.2.4彩灯闪烁部分

利用计时器，用叠加的方法凑足两秒的闪烁，并用比较器判断电路是否通路，如果计数器值大于或等于20，则两彩灯交替闪烁30秒。

3.2.5蜂鸣器蜂鸣

如果计数器的值小于20且游戏时间结束时，蜂鸣器连续响20秒。

3.3创新设计内容

通过中间继电器的方法将狼的现身与隐身展现出来，同时运用比较指令进行彩灯与蜂鸣的操作。

程序中多次运用起保停指令，是的整个过程更加的清晰易懂。

4控制系统的上位机设计

4.1人机界面选择

人机界面已经成为高级设备控制终端的流行装置，它可以方便地将CPU的内部寄存器和继电器展示出来，并且加以编辑及控制。

它使工控设备的操作和控制更加容易，更能体现出现代高科技的便利。

人机界面触摸屏（以下简称触摸屏）可以将对外设的CPU内部的参数进行监控。

使编制的程序更加直观和方便。

根据制作与通信要求选择台达触摸屏编程软件（DOP-B系列人机界面软件）。

4.2人机界面设计

4.2.1通讯连接

根据PC/PPI通讯端口选择图下的参数设置

图4-2-1通讯连接

4.2.2变量设置

表4-2-2变量设置

启动（I0.0）

M5.0

狮子击中输入端口1（I0.1）

M6.0

狮子击中输入端口2（I0.2）

M7.0

狮子击中输入端口3（I0.3）

M1.0

老虎击中输入端口4（I0.4）

M1.1

老虎击中输入端口5（I0.5）

M1.2

老虎击中输入端口6（I0.6）

M1.3

狼击中输入端口7（I0.7）

M1.4

狼击中输入端口8（I1.0）

M1.5

狼击中输入端口9（I1.1）

M1.6

复位输入端口（I1.2）

M1.7

4.2.3画面组态

图4-2-3-1游戏运行

图4-2-3-2游戏运行

5系统调试及结果分析

5.1PLC程序调试及解决的问题

5.1.1调试步骤

（1）先在实验前将所写程序在仿真软件s7-200v2.0调试，待调试基本成功后，再带到实验室进行调试。

（2）实验时，先将PLC的I/O接线按图连接，其中注意1M、2M、V+端与L+端相连，1L、2L端与M端相连。

（3）在程序拷入相应的电脑中，打开程序，进行编辑、通信、并下载入PLC中，点击运行。

（4）控制实验面板上各个开关按钮，观察指示灯的亮暗，判断是否符合控制要求，若出现问题，则停止运行，在电脑中进行相应的修改，再编辑载入PLC中测试。

5.1.2解决问题

（1）在实验室调试设备中由于输出开均为是脉冲。

（2）在调试的时候由于没有蜂鸣装置因而用个彩灯代替蜂鸣。

（3）由于考虑调试时间的快捷，本设计的任务要求控制300S。

在调试的时候将相应地缩短10倍的时间，为30S。

（4）其余程序指令按软件转换来的指令，防止梯形图编写程序指令出现错误。

（5）在输入指令的时候要仔细，防止不必要的输入失误。

图5-1-2-1仿真动物显隐程序图

图5-1-2-2仿真黄绿灯交替闪烁程序图

5.2PLC与上位机联调

首先在实验室将线路接通后，后在S7-200中打开程序，进行程序的通信，并下载程序，随后进行监控，当点击比较通过后，关闭程序文档，打开台达软件，选择在线，模拟，将所有的通讯口都选择COM1，然后进行人机界面的操作，通过启动按钮接通程序，并手动操作虚拟的9个M的通讯口，来控制击中的数目，当击中数大于20时，将进行红绿灯的交替闪烁20秒，当游戏结束时击中数小于20时，进入蜂鸣界面，蜂鸣20秒后开始下一轮游戏。

5.3结果分析

将程序下载到PLC后，按下启动开关后，游乐机运行灯打开，同时游戏开始，2秒后狮子灯亮起，再过一秒狮子灯关闭老虎灯亮起，又过一秒狼灯也亮起，狼灯亮起一秒后老虎灯和狼灯同时熄灭狮子灯又亮起，而后不断循环，在灯亮的同时拨动相应的开关，计数器开始计数，当计数达到20次或以上的时候并且游戏时间结束彩灯开始闪烁，黄灯先闪烁绿灯延迟一秒后开始闪烁，亮两秒暗两秒的闪烁，闪烁30秒后结束；当计数没有达到20次或以上的蜂鸣器开始蜂鸣20秒后结束。

5.4参考文献

1.《S7-200PLC编程及应用》廖常初主编

2.《西门子S7-200PLC应用实例解说》李长军刘福祥王明礼电子工业出版社2011

3.《可编程序控制器的原理应用实验》常斗南等主编机械工业出版社2004

4.《电器与可编程序控制器应用技术》邓则名等主编机械工业出版社2004

6心得体会

本次课程设计的写作是在老师的指导下进行的。

针对在写作过程中遇到许多的难题老师都给以认真的解释，为此，向老师表示最衷心的谢意。

我在这次课程设计中，学会了怎么去发现问题，解决问题。

遇到不明白的问题都会积极的去询问老师，或者去找寻相关的资料，从中学到了很多知识。

从中基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。

通过这次设计实践。

我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

在以后的学习工作过程中，我会虚心的接受老师们对我的教导。