智力抢答器PLC控制的实现方法

电气控制课程设计报告电气控制课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2013年7月12日评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）自动化动1001班电气控制课程设计报告1智力抢答器PLC控制的实现方法1问题分析及解决方案框架确定1.1问题描述在各种形式的智力竞赛中，抢答器作为智力竞赛的批判装置得到了广泛的应用。设计抢答器的原则是：(1)可以根据比赛规则，设定答题时间。(2)能够用声光信号表示竞赛状态，调节赛场气氛。(3)用数码管显示参赛者的得分情况。1.2控制任务和功能要求(1)竞赛开始时，主持人接通启动/停止按钮（SA），指示灯HL1亮。(2)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S内无人抢答，赛场的音响（HA）发出持续1.5S的声音，指示灯HL2亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。(3)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S内有人抢答（按下抢答按钮SB3、SB4或SB5），则最先按下按钮的信号有效，相应的抢答桌上的抢答按钮灯（HL3、HL4或HL5）亮，赛场的音响发出短促音（0.2SON,0.2SOFF,0.2SON）。(4)当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮（SB6），抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到（假设为20S），赛场的音响发出持续3S的长音，抢答桌上抢答灯再次亮。(5)如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分（分数自定），同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3S(闪烁频率为0.3SON,0.3SOFF)。(6)如果抢答者在规定的时间不能正确回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分（分数自定）。模型如图1。1号选手2号选手3号选手抢答按钮启动按钮开始抢答应答按钮加分按钮减分按钮主持人按钮图1抢答器模型电气控制课程设计报告22PLC选型及硬件配置现在市场上的PLC主要是西门子的S7-300PLC，具有优化配合、强大的模拟技术、结构紧凑、组装简单、接线方便等特点。我们在课堂上老师主要以此PLC给我们讲解，我们对此型号PLC较为熟悉，所以选S7-300PLC作为此次设计的核心。选择西门子S7-300PLC,硬件配置如表1。表1硬件配置表槽号模块订货号固件MPI地址I地址Q地址1PS30710A6ES7307-1BAOO0AA02CPU314(1)6ES7314-1AE04-0AB0V3.0234DI32xDC24V6ES7321-1BHOO-OAAO0…35DO32xDC24V/0.5A6ES7322-1HHOO-OAAO4…73I/O地址分配表3.1分配PLC的输入/输出点，编制输入/输出分配表如表2。表2I/O地址分配表序号符号地址数据类型注释1SAI0.0BOOL主持人启动按钮2SB0I0.1BOOL主持人开始抢答按钮3SB3I0.2BOOL1号抢答按钮4SB4I0.3BOOL2号抢答按钮5SB5I0.4BOOL3号抢答按钮6SB6I0.5BOOL主持人应答按钮7SB1I0.6BOOL加分按钮8SB2I0.BOOL减分按钮9HAQ4.0BOOL蜂鸣器10HL1Q4.1BOOL现场指示灯111HL2Q4.2BOOL现场指示灯212HL3Q4.3BOOL1号指示灯13HL4Q4.4BOOL2号指示灯14HL5Q4.5BOOL3号指示灯电气控制课程设计报告33.2梯形图中用到的定时器如表3。表3梯形图用到的定时器定时器号类型功能说明T1SD10S的等待抢答时间T2SE10S内无人抢答时产生1.5S的长音T3SD与T4两个产生200MS的脉冲T4SD与T3两个产生300MS的脉冲T6SD20S的答题时间计时T8SD与T4两个产生200MS的脉冲T9SD与T4两个产生200MS的脉冲T10SE答对题时相应的灯亮3S4PLC外部接线图根据控制任务和设计要求，设计此智力抢答器PLC控制运行的PLC控制外部接线图如图2。I0.0I0.1I0.2I0.3I0.5I0.4I0.7I0.6Q4.0Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5MMSASB0SB3SB4SB5SB6SB1SB224VHL1HL2HL3HL4HL5HAPLC图2智力抢答器PLC控制运行外部接线图电气控制课程设计报告45控制流程图为了清楚地表明动作的顺序和条件，绘制智力抢答器PLC控制流程图如图3。图3PLC控制流程图开始按下开始按钮10S是否抢答1号抢到回答正确1号加11号减1回答正确2号加12号减12号抢到3号加13号减1回答正确是是是是是是否否否否否结束判断否是3号抢到否结束电气控制课程设计报告56系统梯形图程序设计根据上述分析，结合控制系统流程图，用西门子STEP7软件设计系统梯形图程序如下。电气控制课程设计报告6电气控制课程设计报告7电气控制课程设计报告8电气控制课程设计报告9电气控制课程设计报告107程序调试使用PLCSIM仿真软件调试程序。首先打开仿真程序，然后，将编制好的梯形图程序下载到仿真PLC中，之后在仿真环境下运行程序，观察分析实验结果，并进行模拟调试。仿真结果如下。(1)当主持人按下启动按钮I0.0和开始抢答按钮I0.1时，指示灯1亮，并且在10S内无人抢答时在S7-PLCSIM中仿真结果如图4。图4启动仿真结果(2)当主持人按下开始抢答按钮I0.1时，1号桌在10S抢答到，并且在20S答题内答对题在S7-PLCSIM中仿真结果如图5。图51号抢答仿真结果电气控制课程设计报告118心得体会智力抢答器PLC控制是一个贴近实际生活的设计问题，通过对这一问题的研究，激发了自己的学习兴趣，培养了创新思维和解决实际工程问题的能力，从课程设计中取得了比较大的收获。实践不仅是检验所学知识的过程，也是进一步学习，巩固和加深对理论知识的理解，增强设计PLC控制系统硬件和软件的能力的过程。在课程设计过程中，通过将所学理论知识运用到实际操作上，增强了自己的实际动手能力，提高了工程素质。