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基于PLC在抢答器控制系统的设计与制作毕业设计说明书.pdf
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目录
摘 要
第 1 章 引言
..............................................................................................................................
1
1.1 设计概述及其背景
.........................................................................................................
1
1.1.1 设计要求
.............................................................................................................
1
1.2 设计目标与意义
.............................................................................................................
1
1.3 章节安排
.........................................................................................................................
2
第 2 章 方案论证与选型
..........................................................................................................
3
2.1 设计任务分析
.................................................................................................................
3
2.2 方案论证与选择
.............................................................................................................
3
2.2.1 方案一
.................................................................................................................
3
2.2.2 方案二
.................................................................................................................
3
2.3 方案确定
.........................................................................................................................
3
第 3 章 硬件电路设计
............................................................................................................
4
3.1 原理分析
.........................................................................................................................
4
3.1.1 外部电路基本组成框图
.....................................................................................
4
3.2 I/O 端口的分布
..............................................................................................................
5
3.3 I/O 接线图
......................................................................................................................
6
3.4 PLC 的介绍
......................................................................................................................
7
3.4.1 PLC 的特点及组成
..............................................................................................
7
3.4.2 LED 灯及蜂鸣器
..................................................................................................
8
3.5 原理图
.............................................................................................................................
9
第 4 章 软件设计
..................................................................................................................
10
4.1 软件操作
.......................................................................................................................
12
4.2 软件流程图
...................................................................................................................
13
4.3 软件模块 1 说明
...........................................................................................................
16
4.4 软件模块 2 说明
...........................................................................................................
20
第 5 章 产品调试
..................................................................................................................
21
5.1 调试的设备
....................................................................................................................
21
5.2 调试步骤及其注意事项
...............................................................................................
21
5.3 故障分析
.......................................................................................................................
21
第 6 章 产品使用说明
..........................................................................................................
23
6.1 功能描述
.......................................................................................................................
23
6.2 使用说明
.......................................................................................................................
23
第 7 章 心得体会
..................................................................................................................
24
致 谢
...................................................................................................................................
25
参 考 文 献
.........................................................................................................................
28
附 录
.....................................................................................................................................
31
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34
摘 要
本课题探讨了基于 PLC 在抢答器控制系统的设计的实现方案。可编程控制器
(简称 PLC)是随着现代社会生产的发展和进步,现代工业生产自动化水平的日
益提高及微电子技术的飞速发展的产物;是在继电接触器控制方式的基础上产生
的一种新型工业控制装置。它是一种数字运算操作的电子系统,它采用可编程序
的储存器用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计算和算术等操作
的指令,并通过数字式,模块式的输入和输出,控制各类仪器和机械生产过程。
而五人抢答器控制系统用 PLC 编程来实现,除了以上这些优点外,还由于 PLC
具有抗干扰能力强、可靠性极高,功能完善、应用领域广,编程方便,维护方便
等优点。
它和它的相关产品几乎可以实现所有的控制任务,是将微型计算机技术、控
制技术和通信技术融为一体的高可靠性控制器。功能十分的强大,并且逐渐成为
当代工业领域生产自动化的重要支柱。在国内各个行业已广泛应用。
关键字:可编程控制器 PLC;五人抢答器;PLC 编程
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第 1 章 引 言
1.1 设计概述及其背景
半个世纪以来,人类社会的进步和科学技术的发展非常迅猛,人类开始迈进
了数字化和科技化的智能时代。
抢答器的发展就是人类社会进步的科学发展的标志之一。抢答器是一种应用非
常广泛的电子设备,早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等组成简
单的基本功能。
随着社会技术的不断发展,抢答器的应用范围也越来越广泛,在各种抢答场
合和竞赛中,它能迅速客观的分辨出最先或得发言权的选手以及实现设定发言时
间和记录分数等功能。为竞赛提供了娱乐性,在一定程度上丰富了人们的空闲生
活。
这里介绍的抢答器,可以五人同时参加;场中设有一个主控台,五个抢答键;
在很多场所都可以使用,本设计选用西门子 S7-200 PLC 控制,可以使抢答操作
更加方便且灵活,并且给人良好的体验效果和视觉效果。
1.1.1 设计要求
1.五人组成的竞争抢答,有五个对应的按钮和五个对应的灯,编号分别为一、
二、三、四、五。在主持人的主持下,主持人按下开始按钮后,参赛者通过抢先
按下抢答按钮获得答题资格,抢答开始并且有时间限制。当某一组按下按钮并获
得答题资格后,数码管显示器显示出该组编号,同时开始倒计时且锁定其他各组
的抢答器,使其他组抢答无效。
2.抢答器设有复位开关,由主持人控制。抢答开始或结束后只有主持人按下
复位后才能重新开始新一轮抢答。
3.如果在限定的时间内参赛者均没有进行抢答,五 S 后蜂鸣器发音提示,此
轮抢答无效。
4.如果主持人在未按下开始按钮前,已有人提前按下抢答按钮,属于违规抢
答,并显示违规抢答的组的编号,同时蜂鸣器发音提示,违规抢答组的指示灯闪
烁,其他按钮无效。
1.2 设计目标与意义
本设计的目标是基于 PLC 制作五人抢答器,完成这项设计,可以使自己进
一步掌握 PLC 的原理,了解抢答器的组成原理,掌握更多抢答器的调试和测试方
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法,动手能力和排除故障能力都有了提高。同时也涉及多领域、多学科方面的知
识,例如计算机、机械、编程等,这不仅有利于自己对知识的掌握,更有利于信
息时代的发展。
1.3 章节安排
本设计报告大致可以分为三个部分:第一部分是第一章和第二章,说的是论
文的研究背景、意义、章节安排和设计任务的要求及设计任务的分析的选择;第
二部分是第三章到第六章,说的是抢答器硬件电路的分析、抢答器的调试和抢答
器的结果以及 PLC 的调试、故障分析和抢答器的具体功能分析;第三部分包括第
七章是心得体会与致谢以及参考文献与附录。
本文的内容组织安排如下:
1.第一章主要讲述论文课题概述、设计要求与参数要求;
2.第二章主要讲述设计任务的分析与方案的选择;
3.第三章主要讲述的是抢答器硬件电路的分析、抢答器结构与 PLC 改造后的
硬件接线图;
4.第四章主要讲述的是 PLC 功能的分析、软件流程图与改造程序的介绍;
5.第五章主要讲述的是调试元件清单与抢答器 PLC 改造后的调试;
6.第六章主要讲述的是抢答器的功能描述与产品说明;
7.第七章是心得体会;
8.致谢;
9.参考文献;
10.附录。
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第 2 章 方案论证与选型
2.1 设计任务分析
本课题设计的是五人抢答器,为了完成设计要求,我们需要采用西门子
S7-200 可编程控制器设定程序,为了完成设计要求,我们需要采用 S7-200 可编
程序控制器,通过 PLC 系统的控制电路,分配 PLC 的 I/O 地址,PLC 外围电路,
PLC 的 I/O 接线图等来实现。
2.2 方案论证与选择
经过对设计任务的分析,我们有 2 套方案可以完成设计要求。
2.2.1 方案一
方案一:采用 PLC 为控制核心,利用较合适的阻值的电阻来实现。
2.2.2 方案二
方案二:采用 PLC 为控制核心,利用二极管以及极性电容来实现。
2.3 方案确定
方案一,用一片六 D 触发器,双四输出或门,一片 74LS4001 以及 555。六 D
触发器输出或非门到四路抢答器按键开关,加到触发器的四个输出端,同时经过
四输出或非门和反相器作为六 D 触发器的时钟信号,六 D 触发器清零端经上拉电
阻电源,同时经过清零控制开关到地。由共阴极数码管,构成倒计时显示电路,
报警电路主要由蜂鸣器,二极管以及极性电容构成。该电路具有电路稍显复杂,
但是功能比较完善的优点。
方案二,用一个优先编码器,四 RS 触发器和七段译码器实现数显五路抢答
器,由共阴极数码管,构成倒计时显示电路,报警电路主要由蜂鸣器,二极管以
及极性电容构成,该电路具有电路简单成本低,稍加扩展就能达到实用化的优点。
综上所述,为了满足课题要求,综合考虑,选择方案二。
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