基于S7300抢答器的控制设计.doc

XXXXXXXXX学校毕业设计（专业： ）课题编号______________课题名称______________班 级______________学员姓名______________指导教师______________目 录一、前言 2二、设计要求 32.1 设计说明 32.2 设计要求 3三、设计方案 43.1 硬件设计 43.1.1 PLC的工作原理 43.1.2控制要求分析 53.1.3 系统结构 63.1.4 工作流程图 73.1.5 硬件电路图 83.1.6 元件布置图 93.2 软件设计 103.2.1 I/O地址分配表 103.2.2 梯形图说明 10三、元器件的选型 13四、总结 14五、参考文献 15附录 16附录一 程序梯形图 16附录二 电气原理图 20附录三 元件布置图 21一、 前言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，在各行各业中的应用日益广泛普及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。

近年来，PLC以其结构灵活，传输质量高、速度快、带宽稳定，性价比高，工期短，可扩展性和可管理性更强，适用面广得到了广泛的应用，而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平、公正、公开二、 设计要求2.1 设计说明设立主席台一个、五个抢答器当主席台先发出抢答时，各抢答器才能生效，否则，即使按下抢答器按钮也无任何反应在抢答时，先按下的显示灯亮，并且响铃，灯闪烁三次后一直亮，直至主席台按下复位按钮，后按下者没有任何反应2.2 设计要求1.采用PLC控制，直流24V电源自行设计2.画出电气工作原理图、元件布置图、元件安装图、梯形图、工作流程图、PLC程序3.元器件及材料选择、型号、数量、名称4.在满足控制要求的情况下，尽量减少电器元件5.保证控制线路的可靠、安全6.线路应具有必要的保护环节三、设计方案3.1 硬件设计3.1.1 PLC的工作原理PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

循环扫描过程如图表 1所示：停止内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理图表 1 循环扫描流程图工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段PLC出现后就受到普遍的重视,其应用发展也十分的迅速,原因在于和现有的各种控制方式相比,它有一系列的优点1.可靠性高,抗干扰能力强在恶劣的工作环境下，工业生产对控制设备的可靠性提出很高的要求PLC是专为工业控制而设计,由于采取了一系列措施,使PLC控制系统的平均无故障间隔时间一般能达到4～5万小时,远远超过传统继电器控制控制系统保证PLC工作的可靠性高、抗干扰能力强的主要措施是:(1) 采用循环扫描、集中采样,集中输出的工作方式2) 硬件设计采用模块式结构并采取屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路3) 软件设计中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现各种故障的诊断、处理、报警显示及保护功能.因此PLC优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境2.编程简单、易于掌握这是PLC优于微机的另一个特点梯形图编程方式是PLC最常用的编程语言它与继电器控制原理图类似，具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。

3．组合灵活使用方便由于它采用标准化得到通用模块结构，能灵活方便地组合成各种不同规模、不同功能的控制系统4．功能强，通用性好现代PLC具备很强的信息处理功能和输出控制能力，它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制5．开发周期短，功率高，维护方便PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计周期大大缩短，同时维护也变得容易起来6．体积小，重量轻，工耗低随着电子技术的发展和应用领域日益扩大，PC技术及其产品仍在继续发展，其结构不断改进，功能日益增强，性价比越来越高3.1.2控制要求分析当主持人按下启动开关后，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动电路发出声音，并且使指示灯先亮三次，然后常亮此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效当主持人两次按下启动开关，系统清零3.1.3 系统结构本次设计可大致分为2大部分：抢答部分、响铃及亮灯部分在抢答设计中，要有自锁和互锁控制，自锁是为了保持信号长期有效，互锁是为了对组间不影响指示灯亮环节是本次设计的难点，采用计数器累计计数，定时器组合使用来控制指示灯的闪烁系统控制结构框图如下图表 2所示：图表 2 系统结构框图PLC开始按钮（主持人）响铃抢答按钮（选手）指示灯3.1.4 工作流程图图表 3 工作流程图开始抢答响铃+灯亮3次灯长亮3.1.5 硬件电路图图表 4 电气原理图3.1.6 元件布置图图表 5 元件布置图3.2 软件设计3.2.1 I/O地址分配表表格 1 I/O地址分配表编程元件元件地址符号传感器/执行器说明数字量输入DC 32×24VI 0.0SB11常开按钮开始/停止按钮I 0.1SB21常开按钮抢答1按钮I 0.2SB22常开按钮抢答2按钮I 0.3SB23常开按钮抢答3按钮I 0.4SB24常开按钮抢答4按钮I 0.5SB25常开按钮抢答5按钮I 0.6SB12常开按钮复位按钮数字量输出DC 32×24VQ 4.0Speaker喇叭响铃Q 4.1HL1LED指示灯指示灯1Q 4.2HL2LED指示灯指示灯2Q 4.3HL3LED指示灯指示灯3Q 4.4HL4LED指示灯指示灯4Q 4.5HL5LED指示灯指示灯53.2.2 梯形图说明本设计的梯形图编程分为以下四部分说明：首先，抢答部分。

由于选手必须在主持人按下开始按钮后下能抢答，所以在梯形图中要“串接”SB11又由于先按下按钮的选手响铃且指示灯亮，后按下按钮的选手无反应，所以先按下的选手和没有按下的选手之间要有互锁关系抢答环节的梯形图如图表 7所示图表 7 抢答环节说明其次，指示灯闪烁环节本环节主要用两个接通延时定时器（T0和T1）来实现梯形图表 8所示当M0.0和C1得电，定时器T0开始倒计时1秒，1秒时间到输出M0.6得电，此时指示灯亮；同时T0常开触点闭合，T1开始倒计时1秒，1秒时间到T1常闭触点断开，指示灯灭；就在这一瞬间，由于T1常闭触点断开，T0失电，T0常开触点恢复到初始状态（断开），导致T1瞬间失电，回到初始状态，T1常闭触点又再次闭合，T0开始倒计时1秒，1秒后指示灯又亮如此循环就实现了指示灯的闪烁图表 8 控制指示灯闪烁梯形图再次，指示灯闪三次是由一个计数器C1来控制的其梯形图如图表 9所示图表 9 指示灯闪3次最后，指示灯常亮当计数器C1计数结束后，其常开触点断开，M0.6失电，指示灯将不再闪烁但是同时C1常闭触点闭合，使指示灯得电，保持常亮状态，直到按下停止按钮其梯形图如图表 10所示图表 10 指示灯常亮三、 元器件的选型开始/停止按钮要求主持人第一次按下启动，第二次按下停止，所以要带自锁型开关。

抢答按钮和复位按钮不需要带自锁功能，所以选择瞬动型开关就好元件选型如表格2所示表格 2 元件选型表名称符号型号数量备注开始/停止按钮SB11LA 39-11DT1自锁型抢答按钮SB21-SB25LA 39-11D5瞬动型复位按钮SB12LA 39-11D1蜂鸣器SpeakerSFM-271指示灯HL1-HL5AD16-22DS5四、 总结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决通过这次的课程设计，让我学到了很多东西首先是对PLC这门课程的一个总体掌握与运用的锻炼机会，在方案的规划，硬件的选择确定，程序中各个基本指令的用法，功能指令的应用场合、特定的功能等等这些方面，有了很大的提高；在就是学会了遇到不懂的问题及时查阅资料，其实很多东西书上写的很好很详细，只是平时在一些小的问题上没有注意，从而导致在用法上有困难；再就是通过这次设计让我对PLC产生了更加浓厚的兴趣，从开始到调试再到最后，遇到了很多问题，但是通过找办法，让一个个问题解决，我觉得这就是一种收获，一种满足。

在此，我要感觉我的同学，是在大家的共同努力下完成了本次设计同时，我要感谢我的老师，没有您的指导，我完成不了本次设计谢谢您！五、参考文献1.《西门子S7-300 PLC应用教程》胡健主编. ——北京：机械工业出版社，2007.2（2012.7 重印）2.《电气控制技术》李仁主编. ——3版.——北京：机械工业出版社，2008.6（2011.2 重印）附录附录一 程序梯形图附录二 电气原理图附录三 元件布置图。