PLC课程设计(论文)-抢答器PLC控制系统设计.doc
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1、机电控制综合设计课程设计设计说明书设计题目: 抢答器PLC控制系统设计 院系名称: 机电工程 专业班级: 机制F09 学生姓名: 学 号: 20094805 指导教师: 2012 年 12 月 14日内容摘要利用CPU224型PLC设计了八路抢答器控制系统,给出了系统结构图、外部端子接线图、梯形图及语句表。抢答器广泛应用于各种知识竞赛中,传统的抢答器大部分都是基于数字电路组成的,制作过程复杂,可靠性差。本文介绍一种以西门子S7-200系列PLC为核心的八路抢答器系统,它充分利用了PLC的优点,具有结构简单、可靠性好等特点。1、抢答器系统的功能:(1)抢答器可同时供8组选手参加比赛;(2)具有防
2、止违规功能:只有在主持人发出开始抢答指令后,选手才能开始抢答;(3)具有抢答限时功能:在无人抢答时设置了蜂鸣器提示信号;(4)具有数码显示功能:能显示抢答选手的编号及答题倒计时时间。2、抢答器控制系统抢答器控制系统分5部分:PLC、抢答按钮、蜂鸣器和显示部分,它利用抢答按钮输入各路的抢答信号,经PLC处理,输出控制信号,控制数码管和蜂鸣器提示电路工作。关键词:PLC;抢答器;倒计时;数码管显示;梯形图;语句表目 录第1章 引言11.1 设备概况11.2 控制要求1第2章 系统设计22.1 抢答器系统组成22.2 系统设计过程22.3 工作过程设计32.4 硬件接线图及端子分配表52.5调试运行
3、72.6梯形图82.7语句表20结论与设计总结25谢辞26参考文献27第1章 引言利用CPU224型PLC设计了八路抢答器控制系统,给出了系统结构图、外部端子接线图、梯形图及语句表。抢答器广泛应用于各种知识竞赛中,传统的抢答器大部分都是基于数字电路组成的,制作过程复杂,可靠性差。本文介绍一种以西门子S7-200型PLC为核心的八路抢答器系统,它充分利用了PLC的优点,具有结构简单、可靠性好等特点。1.1 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。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多
4、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。1.2 控制要求1)抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 S7表示。2)设置一
5、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,同时蜂鸣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
6、器上显示00。第2章 系统设计2.1 抢答器系统组成抢答器控制系统分部分:、抢答按钮、音响电路和显示部分,它利用抢答按钮输入各路的抢答信号,经LC处理,输出控制信号,控制数码管和音响提示电路工作。图2.1八位选手抢答按钮主持人控制按钮P L C 控制器音效电路数码管显示 2.2 系统设计过程1)抢答器同时为八组选手提供了八个按钮SB0-SB7。2)复位按钮SB8,开始抢答按钮SB9。3)抢答器锁存与显示功能设计:当有选手按动按钮时,梯形图中M0.1实现自锁,当M0.1自锁得电时,常闭触电断开,在实现音响电路和指示灯电路的输出的同时完成优先锁存,实现屏蔽,并在LED数码管上显示。通过自锁优先抢答
7、选手的编号一直保持直到到主持人按下复位按钮SB8自锁解除。4)复位按钮SB8接PLC的I1.1,贯穿于整个梯形图,具有最高优先级,可实现随时中断,中断后数码管显示30。5)倒计时设计:本系统抢答计时30s,数码管、数码管显示部分的设计采用动态显示方式。整个过程为30s,当主持人发出开始抢答指令(即按下I1.0按钮)后,倒计时显示。6)数码管显示的设计:参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,由于常闭开关T38断开,步进梯形图停止到正在运行的一步,保持输出,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除为止。七段数码管显示器编码表(表4.1)及示意图(图4.2)如
8、下:数字ABCDEFG图2.2 表2.22.3 工作过程设计1)每当主持人发出开始抢答指令(即按下I0.0按钮)同时音响电路发出音响提示信号(设持续0.5s),哪组选手最先按下抢答按钮,则数码管就显示该组的编号,以指示抢答成功,并对其后的抢答信号不再响应,选手答题完毕后,由主持人按下复位按钮,系统才能开始下一轮抢答。2)无法提前抢答。3)抢答限时:当主持人按下开始抢答按钮后,定时器38开始计时(设定时30,若30时限到时仍无人抢答,发出声响,以示选手放弃该题。工作流程图(图2.3)如下:开始开始抢答是倒计时时间到?否超时处理否有键按下?是按键处理结束本轮抢答图2.32.4 硬件接线图及端子分配
9、表本系统采用西门子公司生产的CPU224型PLC以及2个CM222。该型的PLC功能较强大,提供14个输入点和10个输出点,每个CM222扩展8个输出点。西门子PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活,可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。I O端子分配表与硬件连接图如表2.4、图2.4所示:表2.4元件名设备名及作用I0.0-I0.7八路选手抢答按钮SB0SB7I1.1复位按钮SB8I1.0开始抢答按钮SB9Q0.0蜂鸣器Q0.1-Q0.7七段数码管1(ag)Q2.0-Q2.6七段数码管2(ag)Q3.0-Q3.6七段数码管3(ag)图2.42.5调试运行经过调试(如图2.5),按下开关SB8
10、计时器开始计时,选手开始抢答,在此期间按下选手按钮计时器停止计时,同时数码管1锁存选手号码,数码管2与数码管3共同显示所剩时间。若无人抢答计时器计时结束蜂鸣器输出端Q0.0有信号,同时选手按钮开关再按下无效。经过调试,程序满足需求,调试运行成功。图2.52.6梯形图2.7语句表27TITLE=PROGRAM COMMENTS Network 1 / Network Title/ Network CommentLD I1.0O M0.1AN I1.1AN T38TON T36, 5= M0.1Network 2 LD M0.3O I1.0AN I1.1AN I0.2AN I0.3AN I0.4A
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