1、江苏联合职业技术学院 苏州分院毕 业 设 计（论文）设计课题： 智能抢答器的设计 作者姓名： 柳琪 专业名称： 机电一体化技术 所在班级： 10 机电一体化技术（3）班 指导教师： 陈 兰 2014.3关于可编程控制器课程设计的题目及要求一、 指导思想和目的要求：指导思想：毕业设计是培养学生自学能力、综合应用能力以及独立工作能力的重要教学实践环节。目的：培养学生深入实际，综合运用所学知识技能，考察学生理论联系实际和在社会实践中发现、解决实际问题的能力。培养学生独立思考问题，调查研究与信息收集、整理的能力，考察学生灵活运用专业知识的能力。培养学生严谨的治学态度及刻苦钻研的精神。要求：毕业设计选题
2、要遵循理论联系实际的原则，一方面要结合专业特点，另一方面要结合实际工作和社会经济、科技发展的需要，以提高毕业设计的社会应用价值。内容新颖，学生要紧密结合社会经济和科学技术发展的需要，调查研究，收集资料，在此基础上提出新观点、新见解。材料详实，学生深入实际，调查研究，收集材料，材料是理论的依据。论理充分，论点提出后，论述中要思路清晰，结构合理、层次分明。二、 进度与要求：时间进度 主要内容 阶段要求第一阶段（3 月 9-20 日）一、毕业设计动员会。二、指导教师和学生见面，交流论文写作想法。1、指导学生填写“毕业论文任务书” 。2、制定论文写作计划。第二阶段（ 3 月 21-5 月20 日）一、
3、收集资料，在指导老师的指导下确定论文题目。二、拟定提纲，并向指导老师做论文开题报告。围绕论文题目查阅相关书籍文献和网络信息，在此基础上明确论文思路和论点，构建论文提纲。第三阶段（5 月 21-6 月 19日）论文撰稿 论文内容要有创新；论文用词恰当，语句通顺；论文逻辑严密。第四阶段（6 月 20-25 日）修改、定稿、上交1、学生在教师指导下进行论文修改、定稿。2、论文经老师审核后,按毕业论文格式要求进行排版及装订。第五阶段（6 月 26-29 日）论文评阅评阅老师进行论文评阅，填写评阅书给出评阅成绩。第六阶段（ 6 月 30-7 月 1日）毕业设计答辩1、学生简要介绍论文，回答答辩小组提出的
4、问题。2、答辩小组现场评议，填写答辩记录给出答辩成绩。三、 主要参考书及参考资料：电气控制与 PLC 应用可编程序控制器教程微型可编程控制器使用手册可编程控制器原理及应用班级： 10 机电一体化技术 3 班 专 业：机电工程系学生： 柳琪 指导教师： 陈兰 一 、设 计 题 目三路智力抢答器的 PLC 控制二、 控 制 要 求1、 按下启动按钮（开始抢答后） ，若 10 秒后无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示） ，说明该题无人抢答，自动作废。2、 按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效其余信号（后按下的）无效，有信号用灯光和声音指示。3、 若有人抢答即按下任意一个抢答
5、按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（1min）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。三、设 计 工 作 量 要 求1、根据控制对象，明确设计任务和要求。2、根据设计要求选择 PLC 型号及所需的其他模块，选择所需的电气元件，进行硬件配置。3、编制 PLC 的输入/输出分配表输入输出点分配；4、画出 PLC 的输入输出设备的接线图；5、进行程序设计，完成梯形图或者指令表的程序设计；四、设 计 目 的1、 能熟练运用可编程控制器原理、电工电子技术、和必要的传感器基础知识与理论，以及在生产实习中学到的实践知识。掌握设计一个控制系统的基本方法、设计步骤以及设计内容。2、 学会使用手册及图表资料；3
6、、 进一步培养识图、绘图、和编写技术文件等基本技能。五、资料查阅与收集任务1、查阅和收集所给题目在实际中的应用价值和发展前景。2、查阅和收集各种可编程控制器的技术特点和使用方法，查阅所需的各种特殊模块的技术资料。3、查阅和收集所设计题目要求的其他电气元件的技术资料。4、查阅和收集你选用的 PLC 的编程方法，编程技巧的有关资料。5、查阅其他你认为应收集的相关资料。摘 要随着科技的飞速发展，PLC 的应用不断地走向深入，同事带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台。学校等单位组织举办的各项竞赛及活动
7、时作为抢答只用，为活动添加了刺激性，娱乐性。 在一定的程度上加大了人们的闲暇时光的乐趣,而且给人的视觉效果很好，是各个单位开展活动的必备产品。本次设计是利用 PLC（Programmable Logic controller）对于 PLC 控制的三路智力抢答器进行控制。首先，再选则这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。是自己对本次的设计有一个大致的总体思路，然后仔细的分析PLC 控制的三路智能抢答器的工作原理，以及他的一些工作过程，分析后得出他主要需要完成主持人的控制，选手的抢答，及输出的的功能等。由于 PLC 具有可靠性高，体积小，通用性，使用方便等优点。因此，我觉定使用 SIEMEN
8、S S7-1200 作为本次实践的 PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。关键词 智能控制 三路抢答器 PLC前 言目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者 PLC 芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展
9、的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以 PLC、单片机为核心的部件成为主流。三路抢答器的概述抢答器广泛用于电视台，商业机构和学校。为了竞赛添加刺激性，娱乐性，在一定程度是丰富了人们的业余生活。本文件时一种数字抢答器，能使三个队同时参加抢答，赛场中有 1 个裁判台，3 个参赛台，分别是 1 号，2 号，3 号参赛台。总体实际选用西门子 PLC 控制，抢答操作方便，在很多的场所都在用，而且给人的视觉效果非常好。抢答器，顾名思义就是用于比赛时，和对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；技术
10、含量大大提升；更方便可靠。目前，形式多样，功能完备的抢答器已广泛的应用于电视台，商业机构，学校及企事业单位，它为各种竞赛添加了刺激性，娱乐性，在一定的程度上丰富了人们的业余生活。用 PLC 进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只需要改变输入 PLC 的控制程序就可以改变竞赛抢答器的抢答方案PLC 智能抢答器与单片机抢答器相比，在许多方面都显示出优越性。首先说一下单片机抢答器，所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机 CPU 及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统，并在基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80 年代很流行，但由于受到本身可靠性及
11、其他方面的限制，目前除了以表示依然采用外，在工业现场的应用已逐步被 PLC 所代替。单片机的可靠性：由于目前市场上的单片机芯片的品质参差不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其他外围元件（如电阻，电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外，单片机的说有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。单片机的可扩展性：由于单片机的线路是根据一定的功能要求他别
12、设计的，所以要增加一个功能就要重新设计线路，而且对应的程序都要重新设计。这样对于怎急啊功能的开发成本和周期都会增加。单片机的可维护性：一旦单片机系统出现了故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法就是跟换整个系统，这样整个维修成本增加了。操作：现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用 LED，整个面板显得繁琐，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书只是排除故障，这样排除故障的时间相对较长。总之，这样的人机对话不够友善。特点：不可靠，价格便宜。
13、传统的普通抢答器主要存在一下缺点： 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定，各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而出现了“漏洞” 。可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领
14、域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC 的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC 型号，然后进行资源配置，设计控制系统。最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。目 录1. 课题分析与利用 PLC 控制的特点 .71.1 课题与程序控制分析 71.2 采用 PLC 控制的特点 72. PLC 控制系统的硬件配置 72.1.PLC
15、 机型 72.2 控制特点分析 未定义书签。2.3 外部接线图 未定义书签。3. PLC 控制系统应用程序的设计 3.1 程序流程图 3.2 IO 分配表 未定义书签。3.3 梯形图与程序运行步骤说明 未定义书签。4. 程序运行过程分析说明 .5. 总结14参考文献 . 1. 课题分析与利用 PLC 控制的特点1.1 课题与程序控制分析（1）课题分析知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。与传统抢答器不同，在 PLC 的控制下可以弥补传统抢答器的很多不足。课题要求：1.
16、 按下启动按钮（开始抢答后） ，若 10 秒后无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示） ，说明该题无人抢答，自动作废。2. 按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效其余信号（后按下的）无效，有信号用灯光和声音指示。3.若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（1min）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。（2）程序设计分析根据课题要求，基本可以想到本程序是建立在基本逻辑上，通过继电器来实现程序的自锁与互锁，从而达到抢答以及复位的功能。当第一个选手按下开关后，继电器通电，自使其他选手自动断电。而其他的选手再按时则没反应了。1.2 采用 PLC 控制
17、的特点PLC 作为数字式的电子装置，以微处理器为基础，具有强大的逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算功能。利用 PLC 进行抢答器的设计，充分体现了小型 PLC简易化、体积小、功能强的特点，可以说是理想的选择。2. PLC 控制系统的硬件配置广告灯模型2.1.PLC 机型 该课程设计采用西门子公司 S7-200 型 PLC。2.2 控制特点分析智能竞赛抢答器通过 PLC 进行按控制要求编程，其主要的输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心（PLC） ，PLC 将根据信号作出相应的响应。本系统有五个输入信号（五个按钮） 。有四个输出信号（四个指示灯和音响） 。由上可知 PL
18、C 共有：五个输入，四个输出点。系统控制结构框图如下所示：SB 0SB 1SB 2SB3指示灯和并连着的音响PLCSB 42.3 外部接线图1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 . .1L Q0.0 Q 0.1 Q 0.2 Q 0.3 Q 0.4 . .分析：“SB4”代表着主持人的按钮对应输出为一个指示灯和一个并联着的音响。 “SB1”“SB3”代表着三个选手的按钮，他们分别对应输出为一个指示灯和一个并联着的音响。 “SA”为电源开关。各输出窗口统一采用直流 24V 电源。3. PLC 控制系统应用程序的设计3.1 程序流程图设计程序的大体思路如图所示：开始答题重新出题一号
19、选手 二号选手 三号选手答题结束无抢答开始抢答有抢答重置 重置当主持人按下开始按钮时，三个参赛选手处于抢答状态，若在一定时间内无人答题，那么系统将自动复原，重出一道新题。假如一号选手抢上题进行回答，在规定答题时间后，系统复原，重新出题。3.2 IO 分配表停止按钮 SA I0.0抢答指示按钮 1 SB1 I0.1抢答指示按钮 2 SB2 I0.2抢答指示按钮 3 SB3 I0.3输入信号启动按钮 SB4 I0.41 号抢答指示灯及声音 HL1 Q0.12 号抢答指示灯及声音 HL2 Q0.23 号抢答指示灯及声音 HL3 Q0.3输出信号 启动指示灯及声音 HL4 Q0.43.3 梯形图与程序
20、运行步骤说明IN TONPT100IN TONPT600I0.0T37M0.4T37I0.4M0.4M0.2M0.2M0.4M0.3M0.1I0.2M0.1I0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.1M0.3M0.4M0.2M0.1I0.3M0.3SM0.0 M0.1T38M0.2M0.1T37 M0.3Q0.3Q0.2M0.2M0.4Q0.1M0.3Q0.4M0.1Q0.4R3R主持人宣布开始，即启动 I0.0，并且按下“抢答开始 ”按钮 I0.4 后，I0.4 自锁，T37 开始计时，若没人抢答，10 秒后点亮启动指示灯 Q0.4，系统自动复位。若有人抢答，则断开 T37。假如一号选手
21、抢答，即启动 I0.1，I0.1 自锁，指示灯QO.1 亮，则二号三号选手均断开。T38 开始计时， 1 分钟后断开，系统自动复位。如果选手在一分钟之前回答完问题，主持人需再按下按钮 I0.4，重新出题。4. 程序运行过程分析说明调试步骤1） 、外部接线图接线，核对地址，逐点进行，确保正确无误。2） 、检查模拟量输入输出。检查输入输出模块是否正确，工作是否正常。必要时，用标准仪器检查输入输出的精度。 3） 、检查与测试指示灯。对控制面板上对应的指示灯进行检查，如有指示灯不亮，一方面查看指示灯是否已坏，另一方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便
22、。 4） 、三路智能抢答器梯形图程序写入 PLC，然后从初始步开始调试。用元件监视功能监视四个指示灯的状态变化。注意顺序功能图中有可能出现的路径，在调试时应从初始步开始，分别经过可能出现的路径，一步一步地检查转换过程是否正确，最后是否能返回初始步。 5） 、手动按钮来实施模拟现场，观察运行结果是否与要求相符合。5 总结经过这半个学期的努力，在老师和同学的帮助下做完了这次 PLC 的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限，仍没有能够做出出满意的设计。但是通过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计的过程中我查阅了
23、很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！参考文献 可编程控制器原理及应运 吴中俊 黄永红 主编机床电器及可编程序控制器实验、课程设计指导书 郁汉琪 主编
