八路搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、現(xiàn)代控制技術(shù)及PLC控制課程設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 機(jī)電 班 專 業(yè) 機(jī)械電子工程 院 別 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 2013年7月5日目 錄引言2第1章 設(shè)計(jì)目的與要求31.1 設(shè)計(jì)目的31.2 設(shè)計(jì)要求3第2章 系統(tǒng)要求的分析與設(shè)42.1 控制要求分析，設(shè)計(jì)主電路42.1.1 PLC搶答器的控制要求42.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)42.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想4 2.2.2 搶答器電路分析5第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1 I/O分配設(shè)計(jì)及硬件選擇53.1.1 I/O分配設(shè)計(jì)53.1.2 硬件選擇63.2 確定I/O信號(hào)數(shù)量，選擇PLC類型73.2.1 系統(tǒng)I/O數(shù)量分析73.2.2 S7-20

2、0系列PLC的CPU的技術(shù)指標(biāo)73.2.3 S7-200系列PLC的CPU型號(hào)的選擇73.3 I/O接線圖73.4 程序流程圖93.5 控制程序編制10結(jié)束語18參考文獻(xiàn)19 引言在電視上我們會(huì)經(jīng)常看到一些智力搶答的節(jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀的判力競(jìng)賽的電路裝置,該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號(hào)在顯示器上輸出;用控制電路和主斷出第一個(gè)搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只能靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來保障搶答的公平性。

3、八路數(shù)字搶答器是一個(gè)可供八個(gè)參賽組進(jìn)行智持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路,以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能,構(gòu)成擴(kuò)展電路。通過這次設(shè)計(jì)，掌握PIC單片機(jī)的原理，了解簡(jiǎn)單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法。提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。第1章 設(shè)計(jì)目的與要求1.1設(shè)計(jì)目的

4、實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，無論是學(xué)校、工廠、軍隊(duì)還是益智性電視節(jié)目，都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有的各種各樣的智力競(jìng)賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，只具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當(dāng)成熟?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有的以音樂的方式來體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對(duì)來說就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡(jiǎn)單(有的甚至沒有顯示電路)，無法判斷提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級(jí)換代。本設(shè)計(jì)要求就是利用PLC作

5、為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢(shì)使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開。1.2設(shè)計(jì)要求1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表示。2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左

6、右。5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。第2章 系統(tǒng)要求的分析與設(shè)計(jì)2.1 控制要求分析，設(shè)計(jì)主電路2.1.1 PLC搶答器的控制要求 1.搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0-S7表示。 2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)搶答和清除控制開關(guān)S、S8，該開關(guān)由主持人控制。 3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，勇士揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答

7、選手的編號(hào)一直保存到主持人將系統(tǒng)清楚為止。 4.搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由支持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”按鈕后，定時(shí)器驚醒減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。5.參賽選手在設(shè)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶搭的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清楚為止。6.如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想在主持人按動(dòng)“開始”按鈕后，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器蜂鳴0.5秒，此時(shí)各參賽選手開始搶答。各選手之間實(shí)行互鎖，在一名選手搶

8、先按下?lián)尨鸢粹o時(shí)，其他的選手再按搶答按鈕則無效。在選手按下?lián)尨畎粹o后，揚(yáng)聲器蜂鳴0.5秒，在LED顯示器上顯示搶答選手的編號(hào)和搶答時(shí)間，一直保存到主持人清除位置，此時(shí)可以由選手來回答搶答的問題。在回答環(huán)節(jié)進(jìn)行過后，由主持人對(duì)此次的搶答顯示進(jìn)行清除，進(jìn)而進(jìn)行下一輪的搶答。2.2.2搶答器電路分析圖第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 I/O分配設(shè)計(jì)及硬件選擇3.1.1 I/O分配設(shè)計(jì)在了解了系統(tǒng)工藝要求和控制要求后,接著要做的就是將I/O通道分配給PLC的指定I/O端子,具體如表3-1所示。表3-1 I/O點(diǎn)的分配與編號(hào)控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編號(hào)輸入信號(hào)主持人開始開關(guān)常開按鈕SI0.0

9、1號(hào)選手按紐常開按鈕S0I0.12號(hào)選手按紐常開按鈕S1I0.23號(hào)選手按紐常開按鈕S2I0.34號(hào)選手按紐常開按鈕S3I0.45號(hào)選手按紐常開按鈕S4I0.56號(hào)選手按紐常開按鈕S5I0.67號(hào)選手按紐常開按鈕S6I0.78號(hào)選手按鈕常開按鈕S7I1.0主持人復(fù)位開關(guān)常開按鈕S8I1.1輸出信號(hào)揚(yáng)聲器接觸器KM1Q0.0數(shù)碼顯示0 LED管的a端LED顯示管端子-Q0.1數(shù)碼顯示0 LED管的b端-Q0.2數(shù)碼顯示0 LED管的c端-Q0.3數(shù)碼顯示0 LED管的d端-Q0.4數(shù)碼顯示0 LED管的e端-Q0.5數(shù)碼顯示0 LED管的f端-Q0.6數(shù)碼顯示0 LED管的g端-Q0.7數(shù)碼顯示

10、1 LED管的a端LED顯示管端子-Q1.0數(shù)碼顯示1 LED管的b端-Q1.1數(shù)碼顯示1 LED管的c端-Q1.2數(shù)碼顯示1 LED管的d端-Q1.3數(shù)碼顯示1 LED管的e端-Q1.4數(shù)碼顯示1 LED管的f端-Q1.5數(shù)碼顯示2 LED管的g端-Q1.6數(shù)碼顯示2 LED管的a端LED顯示管端子-Q2.0數(shù)碼顯示2 LED管的b端-Q2.1數(shù)碼顯示2 LED管的c端-Q2.2控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編號(hào)輸出信號(hào)數(shù)碼顯示2 LED管的d端LED顯示管端子-Q2.3數(shù)碼顯示2 LED管的e端-Q2.4數(shù)碼顯示2 LED管的f端-Q2.5數(shù)碼顯示2 LED管的g端-Q2.63.1.

11、2 硬件選擇 根據(jù)對(duì)系統(tǒng)裝置的分析，選用以下硬件如表3-2所示表3-2 硬件選擇表名稱型號(hào)數(shù)量PLC主機(jī)單元S7-200(226)1臺(tái)控制按鈕S、S0-S7、S8配套10個(gè)揚(yáng)聲器配套1個(gè)LED顯示器配套3個(gè)3.2 確定I/O信號(hào)數(shù)量，選擇PLC類型3.2.1 系統(tǒng)I/O數(shù)量分析經(jīng)分析控制系統(tǒng)有主持人控制開始按鈕S、復(fù)位按鈕S8和參賽選手S0-S7 10個(gè)輸入，輸出有揚(yáng)聲器1個(gè)和21個(gè)LED顯示管端子22個(gè)輸出，可以確定為10DI/22DO信號(hào)量。3.2.2 S7-200系列PLC的CPU的技術(shù)指標(biāo)表3-3 S7-200系列PLC的CPU的技術(shù)指標(biāo)特性CPU221CPU222CPU224CPU2

12、26數(shù)字輸入量（DI）681424數(shù)字輸出量（DO）4610163.2.3 S7-200系列PLC的CPU型號(hào)的選擇根據(jù)該系統(tǒng)的信號(hào)輸出量和輸出量的數(shù)量，配合S7-200的CPU的數(shù)字量I/O數(shù)量，考慮選用CPU226型號(hào)，并且選用EM222（8點(diǎn)輸出）作為擴(kuò)展模塊。3.3 I/O接線圖搶答器I/O接線圖如圖3-1所示圖3-1 I/O接線圖3.4 程序流程圖 圖3-2 程序流程圖3.5 控制程序的編制3.5.1 控制程序編制 1.程序設(shè)計(jì)及工作過程分析 本次搶答器的設(shè)計(jì)由于是供8個(gè)代表隊(duì)參賽使用，所以用了八個(gè)按鈕，分別由S0-S7來表示，主持人開關(guān)由開始開關(guān)S、復(fù)位開關(guān)S8來表示，由于此搶答器

13、具有鎖存與顯示功能，所以梯形圖設(shè)計(jì)中需要用互鎖來實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)主持人按下開關(guān)I0.0時(shí)，定時(shí)器工作，揚(yáng)聲器發(fā)出響聲，持續(xù)時(shí)間0.5秒。此時(shí)八位選手開始搶答，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答有效，如果定時(shí)器時(shí)間到了以后，仍無人搶答，則揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)蜂鳴警報(bào)，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答。3.5.2程序梯形圖如圖所示圖3-2 程序梯形圖 3. 指令語句表程序 使用簡(jiǎn)易編程器輸入程序，將上述梯形圖轉(zhuǎn)化成指令語句表的形式，如下所示。/ 主持人按下開始按鈕（I0.0）LD I0.0EUO M0.0AN M1.1= M0.0/ 主持人清除上一輪搶答信息（I1.1）LD I1.1EUA M0.0= M1.1/ 定時(shí)器開始計(jì)

14、時(shí) 通電延時(shí)定時(shí)器（30s）LD M0.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0TON T37, +300/ 選手1搶答控制LD I0.1O M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.1SEG 1, QB0/ 選手2搶答控制LD I0.2O M0.2AN M0.1AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.2SEG 2, QB0/ 選手3搶答控制LD

15、I0.3O M0.3AN M0.1AN M0.2AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.3SEG 3, QB0/ 選手4搶答控制LD I0.4O M0.4AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.4SEG 4, QB0/ 選手5搶答控制LD I0.5O M0.5AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.5SEG 5, QB0/ 選手6搶答控制LD I0.

16、6O M0.6AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.7AN M1.0AN T37A M0.0= M0.6SEG 6, QB0/ 選手7搶答控制LD I0.7O M0.7AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M1.0AN T37A M0.0= M0.7SEG 7, QB0/ 選手8搶答控制LD I1.0O M1.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN T37A M0.0= M1.0SEG 8, QB0/ 主持人按下開始按鈕SB0（M0.

17、0）及選手搶答成功時(shí)揚(yáng)聲器蜂鳴LD M0.0O M0.1O M0.2O M0.3O M0.4O M0.5O M0.6O M0.7O M1.0EUS Q0.0, 1/ 揚(yáng)聲器蜂鳴定時(shí)控制揚(yáng)聲器蜂鳴時(shí)間（0.5s）LD Q0.0TON T38, +5Network 14 / 揚(yáng)聲器停止蜂鳴LD T38R Q0.0, 1/ 在搶答時(shí)間內(nèi)沒有選手搶答揚(yáng)聲器蜂鳴LDN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0A T37A M0.0= Q0.0/ 主持人按下開關(guān)顯示器顯示30LD M0.0MOVW 30, VW200/ 主持人按下開關(guān)定時(shí)器

18、倒計(jì)時(shí)開始并顯示LD M0.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3AN M0.4AN M0.5AN M0.6AN M0.7AN M1.0AN T37A SM0.5EU-I VW200,1 / 選手搶答成功顯示并鎖定搶答時(shí)間LD SM0.0MOVW 30, VW202AENODIV VD200,10AENOSEG VB201, QB1SEG VB203, QB2結(jié)束語通過本次課程設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC（西門子S7-200）的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更

19、加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力.同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng).同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固.我在這次課程設(shè)計(jì)中，剛開始我沒有完全明白設(shè)計(jì)要求走了不少錯(cuò)路耽誤了不少時(shí)間，在老師的指導(dǎo)下我才慢慢的弄明白。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了怎么去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。遇到不明白的問題都會(huì)去找尋相關(guān)的資料或者的去詢問老師。從中學(xué)到了很多知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)我們把我們的課堂理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，貼近生活，實(shí)現(xiàn)我們的人生價(jià)值。并且通過對(duì)知識(shí)的綜合利用，加入個(gè)人的分析和比較，加深了了我們對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用。也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。遇到問題和同學(xué)互相討論交流。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。通過這次PLC控制搶答器設(shè)計(jì)，讓我對(duì)PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解。經(jīng)過一個(gè)星期的PLC課程設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，完成