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基于西门子PLC六人抢答器控制系统设计毕业设计说明书.doc
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基于西门子PLC六人抢答器控制系统设计毕业设计说明书.doc
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毕业设计
毕 业 设 计
课 题 名 称
: 基于西门子 PLC 六人抢答器控制系统设计
系 部 名 称
: 航空电气工程系
专 业 名 称
: 机电一体化技术
班级及学号
:
学 生 姓 名
:
指 导 教 师
:
完成日期: 201 年 月 日
目 录
第 1 章 引 言 ......................................................1
1.1 设计概述 ......................................................1
1.1.1 设计背景 ..................................................1
1.1.2 设计内容与要求 ............................................1
1.2 设计目标与意义 ................................................2
1.2.1 传统的普通抢答器 ..........................................3
1.2.2 单片机抢答器 ..............................................3
1.3 可编程控制器(PLC)简介 ........................................3
1.3.1 PLC 的发展历程.............................................4
1.3.2 PLC 的概述 ................................................5
1.3.3 PLC 的应用领域 ............................................6
1.3.4 PLC 的功能特点.............................................6
1.4 章节安排 ......................................................7
第 2 章 方案论证与选型 .............................................9
2.1 设计任务分析 ..................................................9
2.2 方案论证与选择 ................................................9
2.2.1 方案一 ....................................................9
2.2.2 方案二 ....................................................9
2.2.3 方案三 ....................................................9
2.3 方案确定 .....................................................10
2.4 设计流程图 ..................................................10
第 3 章 硬件电路设计 ..............................................11
3.1 电路工作原理分析 .............................................11
3.2 六人抢答电路实物框图 .........................................12
3.3 系统硬件配置原理图 ...........................................12
3.4 I/O 地址分配表................................................13
3.5 I/O 接线图....................................................14
第 4 章 软件设计 ..................................................15
4.1 编程软件简介 .................................................15
4.2 软件使用说明 .................................................16
4.3 软件使用流程图 ...............................................18
4.4 软件程序设计 .................................................19
4.4.1 主持人开始和复位程序 .....................................19
4.4.2 选手抢答程序 .............................................19
4.4.3 操作指示灯程序 ...........................................20
4.4.4 数码管显示程序 ...........................................21
第 5 章 产品调试 ..................................................23
5.1 调试的设备 ...................................................23
5.2 调试步骤 .....................................................23
5.3 故障分析 .....................................................23
5.3.1 出现的故障 ...............................................24
5.3.2 故障原因分析 .............................................24
5.3.3 解决措施 .................................................24
第 6 章 产品使用说明 ..............................................25
6.1 功能描述 .....................................................25
6.2 使用说明 .....................................................25
6.2.1 产品特点 .................................................25
6.2.2 核心元件 .................................................25
6.2.3 适用范围 .................................................25
6.2.4 使用方法 .................................................26
6.3 注意事项 .....................................................26
第 7 章 心得体会 ..................................................27
致 谢 ............................................................28
参考文献 ..........................................................29
附 录 ............................................................31
张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书
摘 要
近年来随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,PLC 的应用不断
地走向深入,同时带动了传统的控制检测技术地不断更新,可编程控制器由于其
优良的控制性能、极高的可靠性,在各行各业中的应用日益普及。
竞赛抢答器,顾名思义就是用于比赛时,跟对手比反应时间以及思维运转快
慢的新型设备。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。用 PLC 进行知识竞赛抢答器设计,其控制方便。
PLC 目前主要的品牌有西门子、三菱、松下、欧姆龙等。它们各自具有显明
的特点。但只有西门子最适合此次设计,西门子 PLC 不仅具有体积小、速度快、
标准化、网络通信能力强的特点,还有以下优势:通用性强、可靠性高,抗干扰
能力强以及丰富强大的通信指令功能。介于西门子在运算功能,处理时间和功能
模块上的出色表现,更重要的是符合本设计所需要的速度快、操作性强的特点,
本设计采用西门子 S7 系列的 PLC 小型可编程控制器系统即 SIMATIC S7-200。
SIMATIC S7-200 系列 PLC 使用更专业的检测监测及自动化控制系统,同时
S7-200 系列的强大功能无论在独立运行中或是相互连通的网络中皆能实现,具
有极高的性价比。
本文介绍了一种以 PLC 为核心控制器的六路抢答器,该抢答器在保留了原始
抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构,控制方便、
灵活,只要改变输入 PLC 的控制程序,便可改变竞赛抢答器的抢答方案。本文从
系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。最后,我们还对
设计程序进行了仿真,仿真结果完全达到了预期结果。
关键字:可编程控制器 竞赛抢答器 西门子 S7-200
1
第1章 引 言
1.1 设计概述
本设计是竞赛者六人,主持人操作开始与复位(清 0)。抢答器在文体娱乐
活动和竞赛中具有广泛的应用,其中有自动与手动、复位、开始、数码管显示等
多种功能。一般分为“电子抢答器”和“电脑抢答器”。电子抢答器是由单片机
以及外围电路组成,而电脑抢答器是由电脑和相应软件及辅助设备组成。为了更
加方便采用电脑抢答器与西门子 PLC 编程软件系统完成实现六人抢答器的设计。
1.1.1 设计背景
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,它能够迅速、客观的分辨出最先获得发言权的选手。
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、计算机控制系统、单片机或者 PLC 芯片等四类产品。
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,无法准确判断
抢答按钮的行为,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。
1.1.2 设计内容与要求
1.设计内容:六位竞赛者抢答,主持人宣布开始抢答后,先输入则有效,后
输入则无效。在主持人控制开始、复位按钮时指示灯亮且数码管显示抢答成功选
手的编号,竞赛者各设置一个抢答按钮和发光指示灯。
2.功能要求:用六个按钮对应六个指示灯,主持人操作开始按钮和复位按钮。
当主持人准备提问按下开始按钮时,数码管显示 0,开始抢答指示灯亮,竞赛者
须按下各自抢答按钮,当其中一位竞赛者抢答,发光指示灯亮,说明抢答成功,
而其他竞赛者表示抢答无效,发光指示灯灭,抢答成功的一位回答主持人的提问,
等到主持人按下复位按钮,指示灯熄灭。若回答错误,主持人重新按下开始按钮
后,竞赛者又可进行抢答。
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