1、渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸渤海船舶职业学院毕业设计（论文）题目：基于 PLC 四路抢答器的设计系：机电工程系专 业：机电一体化技术姓名：?指导教师：班级：?评阅教师：学号：24完成日期：2011.5.22I渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸毕业设计说明书（论文）中文摘要题目：基于 PLC 四路抢答器的设计摘要:近年来随着科技的飞速发展，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。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活
2、动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个，输入端口需要7个，由于P
3、LC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。关键词:智力控制，四路抢答器，PLC.II渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸目录摘要.前言.第一章 PLC 四路抢答器概述.11.1 四路抢答器概述.11.2 PLC 智能抢答器的工作原理.3第二章 PLC 概述.42.1 PLC 的产生.42.2 PLC 的定义.52.3 PLC 的基本结构.52.4 PLC 工作原理.72.5 PLC 的编程语言.72.6 PLC 的性能指标.8第三章 系统硬件设
4、计.93.1 控制系统选取.93.2 控制系统的硬件组成.93.3 系统控制要求.103.4 控制系统 I/O 分配表.113.5 系统硬件连接图.12第四章 系统软件设计.134.1 整体设计.134.2 PLC 控制程序.14第五章 模拟运行与调试过程.245.1 程序的模拟运行.245.2 程序的现场调试.25结论.27参考文献.28III渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸前言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
5、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1。传统的普通抢答器主要存在一下缺点：(1)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。(2)当有多个违规抢答时，优
6、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。(3)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”。现在大多抢答器都是以 PLC、单片机为控制核心的智能抢答器，它对采样获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要，因此该设计采用基于 PLC 控制来设计四路抢答器。IV渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸第一章第一章 PLCPLC 四路抢答器概述四路抢答器概述1.11.1 四路抢答器
7、概述四路抢答器概述抢答器广泛应用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。以下介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有 1 个裁判台，4 个参赛台，分别为 1 号、2 号、3 号、4 号参赛台.总体设计选用西门子 PLC 控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并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，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，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。目前,形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位,它为各种
8、竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定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。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，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80 年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步被 PLC 所代替。单片机的可靠性：由于目前国内市场上
9、的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（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，单片机的所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特别设计的，所以要-1-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸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
10、样对于增加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故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。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，整个面板显得繁锁，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，最终按说明书指示排除故障，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。可编程控制器（PLC）：所谓 PLC 系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可
11、编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。PLC 的可靠性：进口 PLC 采用的 CPU 都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的，经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。PLC 的可扩展性：要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而 PLC的编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。PLC 的可维护性：PLC 本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根
12、据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。操作：PLC 的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系统发生故障，画面自动切换到故障提示画面，提示故障原因和排除方法。甚至可以显示故障在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。特点：价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。-2-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸1.2 PLC1.2 PLC 智能抢答器的工作原理智能
13、抢答器的工作原理我所设计的 PLC 智能抢答器是适合四个人抢答的四路抢答器，现在以四路抢答器为例。给竞赛主持人设置了 3 个控制按钮，用来控制开始、复位、答题计时，每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答器按钮，则数码管就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路发出声响提示信号（持续三秒）以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不在相应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。当主持人按下抢答器按钮时定时器 T0 开始计时（设定 30 秒）若 30秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音
14、响电路发出声响，以示选手放弃该题。在抢答成功后，主持人按下答题计时按钮，同时数码管显示答题倒计时时间改时间可根据需要调节，此设定为 50 秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号。其中以上功能都通过编制的 PLC 程序来控 3 个制数码管和 3 个指示灯以及一个喇叭来实现，如图 1.1 所示:图 1.1 抢答器模型图-3-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸第二章第二章 PLC PLC 概述概述2.1 PLC2.1 PLC 的产生的产生可编程序控制器(Programmable Controller，简称 PLC)，是在继电器控制的基础上开发出来的。1968 年，美国最大的
15、汽车制造商通用汽车公司为了适应汽车型号不断更新变化所带来的生产工艺的不断变化，想寻求另一种全新的控制方式。设想用这样一种控制装置，它既应该具有计算机控制的功能性、灵活性、通用性，同时又应具有继电器控制方式的简单性、操作方便性。对这种装置的具体要求体现在通用的招标书中；即：(1)编程简单可在现场修改程序。(2)维护方便，采用插件式结构。(3)可靠性高于继电器控制柜。(4)体积小于继电器控制柜。(5)可将数据直接送入管理计算机。(6)成本可与继电器控制柜竞争。(7)可接 115V 交流输入。(8)输出采用交流 115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等。(9)通用性强，扩展时方便。(10)程序要能储
16、存，存储容量可扩展到 4K 字节。根据以上要求，1969 年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台可编程序控制器，并在美国通用汽车公司的生产线上试用，取得了满意的效果，可编程序控制器由此诞生。可编程序控制器的出现开创了以微电子技术为核心的数字化电气控制技术的新局面，此后这一全新的技术便以很快的速度发展起来。现在的PLC 不仅具有逻辑控制功能，而且还增加了数据运算、传送与处理功能，成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置。-4-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸2.2 PLC2.2 PLC 的定义的定义可编程序控制器出现以后，名称一直没有统一。国际电工委员会(IEC)于 1987 年
17、2月对可编程序控制器作了如下的规定：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序控制的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”由于早期的可编程序控制器主要用于开关量的逻辑控制，且为了和个人计算机(Personal Computer)相区别，人们把可编程序控制器缩写成为 PLC(Programmable Logic Controller)，一直沿用至今。2
18、.3 PLC2.3 PLC 的基本结构的基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图 2.1 所示：图 2.1 PLC 硬件结构-5-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸1、中央处理单元（CPU）在可编程序控制器控制系统中，CPU 模块相当与人的大脑，它不断地采集输入信号执行用户程序，刷新系统的输出。2、存储器（Memory）可编程控制器的控制中枢，在系统监控下工作，承担着将外部输入的信号的状态写入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。3、基本 I/O 接口电路输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为 I/O 模块，它们是系统
19、的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和 CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。数字量(或称开关量)输入模块用来接收从按钮、接近开关、光电开关、压力继电器等发出的数字量信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯和报警装置等输出设备。模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。4、接口电路 PLC 接口电路分为 I/O 扩展接口电路和外设通信接口电路两类(1)I/O 扩接口电路I/O 扩展接口电路用连接 I/O 扩展单元，可以用来扩充开关量 I/O 点数和增加模拟量的 I/O 端子
20、。I/O 扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。根据被控制对象对 PLC 控制系统的技术和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定 PLC 的 I/O 点数。(2)外设通信接口电路通信接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能组成 PLC的控制网络。PLC 通过 PC/PPI 电缆或使用 MPI 卡通过 RS-485 接口和电缆与计算机连接，可以实现编程、监控、联网等功能。5、电源 PLC 内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为 PLC 内部电源需要的工作电源（5V 直流）。当输入端子为非干接点结构时，为外部输入元件提供 24V直流电源（仅供
21、输入点使用）。-6-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸2.4 PLC2.4 PLC 工作原理工作原理可编程序控制器通电后，需要对硬件和软件做一些初始化工作。为了使可编程序控制器输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，(如 图2.2)，这 种 周 而 复 始 的 循 环 工 作 方 式 称 为 扫 描 工 作 方 式。读取输入执行用户程序智能模块通信通信信息处理自诊断检查修改输出读入输入智能模块通信通信信息处理自诊断检查修改输出STOP 状态RUN 状态图 2.2 PLC 扫描过程2.5 PLC2.5 PLC 的编程语言的编程语言PLC 是通过程序对系统进行控制的
22、，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。PLC 的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是 PLC 用户程序的基础元素。梯形图程序让 PLC 仿真来自电源的电流通过一系列的输入逻辑条件，根据结果决定逻辑输出的允许条件。梯形图按逻辑关系分为“梯级”或网络。如图 2.3 所示是用 PLC 控制的梯形图程序，可完成与继电器控制的电动机直接起、停（起、保、停）继电器控制电路图相同的功能。-7-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 2.3PLC
23、控制的梯形图程序2.6 PLC2.6 PLC 的性能指标的性能指标1、I/O 点数I/O 点数，即 PLC 面板上的 I/O 端子的个数。I/O 点数越多，外部可以连接的 I/O器件就越多，控制规模就越大。它是衡量 PLC 性能的重要指标之一。2、存储容量这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型 PLC的存储容量变化范围一般为 2KB2MB。3、扫描速度扫描速度是指 PLC 执行程序的快慢，是一个重要的性能指标，体现了计算机控制取代继电器控制的稳合程度。可编程控制器采用循环扫描的工作方式。4、指令系统它是衡量 PLC 能力强弱的标志，决定了PLC 的处理能力、控制
24、能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂控制的能力。5、通信功能通信有PLC 之间的通信和 PLC与计算机或其它设备之间的通信。主要涉及通信模块、通信接口、通信协议、通信指令等。6、扩展能力扩展能力包括 I/O 点数的扩展和 PLC 功能的扩展两方面的内容。7、特殊功能单元特殊功能单元种类多，也可以说PLC 的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊控制连网等功能。-8-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计3.13.1 控制系统选取控制系统选取抢答器对时间间隔的要求很高，而且多在会议、答辩赛等一些正规的需要进行抢答的场合中使用，所以对设备的精准性和可靠
25、性要求很高。为此，我们对将采用的控制系统进行了全面的分析对比。可编程控制器（PLC）是由工业微型计算机、输入,输出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：1、可靠性高：由于可编程控制器的输入,输出端口均采用继电器或光电耦合器件，采取了隔离和抗干扰措施，使其具有很高的抗干扰能力，因而能在恶劣环境下可靠工作。2、体积小：由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。3、通用性好：由于可编程控制器采用模块化结构，一般有 CPU 模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等，可以
26、用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性。4、使用方便：对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入、输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。基于可编程控制器的上述优点能够适应和满足立体车库高性能的使用要求，所以我确定该车库控制系统为PLC(西门子S7-200系列)。S7-200 系列的 PLC 在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。由于其具有极高的性价比，在以下几方面都有优越的表现：极高的可靠性、程序易于掌握，实时特性功能、编程语言指令丰富，操作简
27、便，有丰富的扩展功能。抢答器所使用的各种判断信号均为数字量，所以用西门子 S7-200 系列就完全可以满足电气控制系统方面的要求。3.23.2 控制系统的硬件组成控制系统的硬件组成在抢答器的工作过程中，主控单元的主要控制对象首先是输入信号，控制系统就是判别这个事件有没有发生，不同的情况给出不同的结果，让大家都很快的明。其硬件组成结构图如图 3.1 所示:-9-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 3.1 系统硬件结构3.33.3 系统控制要求系统控制要求1抢答器可同时供四组选手参加比赛2给主持人设置三个控制按钮，用来控制抢答的开始、复位和答题计时的开始。3每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手
28、最先按下抢答按钮，则数码管 1 就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路给出信箱提示信号（持续 3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。4违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管 1显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。5抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器T0 开始计时（设定30S）。若30S时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路发出声响，以示选手放弃该题。6.答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管2、3上显示答题倒计时时间（该时间设定为 50S），选手必须在
29、设定的时间内完成答题。否则，音响电路发出答题超时报警信号-10-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸3.43.4 控制系统控制系统 I/OI/O 分配表分配表表 3.1 输出信号对照表信号名称数码管 1a 段数码管 1b 段数码管 1c 段数码管 1d 段数码管 1e 段数码管 1f 段数码管 1g 段数码管 2a 段数码管 2b 段数码管 2c 段数码管 2d 段数码管 2e 段数码管 2f 段内部地址Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5信号名称数码管 2g 段数码管 3a 段数码管 3b 段数码管 3c 段数码管 3d 段数
30、码管 3e 段数码管 3f 段数码管 3g 段音响绿色指示灯黄色指示灯红色指示灯内部地址Q1.6Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q3.0Q3.1Q3.2Q3.3表 3.2 输入信号对照表信号名称抢答开始按钮 SB1主持人复位按钮 SB2答题计时按钮 SB3第一组抢答按钮 SB4内部地址I0.0I0.1I0.2I1.0信号名称第二组抢答按钮 SB5第三组抢答按钮 SB6第四组抢答按钮 SB7内部地址I1.1I1.2I1.3-11-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸3.53.5 系统硬件连接图系统硬件连接图根据系统要求和所需要的硬件，系统数字量输入点总计 7 个点，输出点总
31、计 25 个点。综合考虑到系统的性价比和系统的可扩展性，输入、输出点留出一定的富裕量，因此 PLC 选择 SIEMENS 的 S7-200 系列的 CPU226 继电器输出型和数字量扩展模块 EM223。输入、输出端子电气接线图如图 3.2 所示。（具体请参考表 3.1 和表 3.2）图 3.3 控制系统外部 I/O 接线图-12-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸第四章第四章 系统软件设计系统软件设计4.14.1 整体设计整体设计根据 PLC 智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。通过PLC 控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC 配置都可运行。在抢答时只
32、需按动按钮即可数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。控制软件应用 SIEMENS 编程软件，采用梯形图语言编写,工作系统自动控制流程框图如图 4.1.所示。根据系统控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行程序，当中充分应用各个过程的互锁来保证系统的安全。图 4.1PLC 工作系统自动控制流程图-13-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸4.2 PLC4.2 PLC 控制程序控制程序为了编程结构的简单、明了在主程序中引用了中间继电器，I1.0I1.3 分别为四组选手的抢答信号，同时我们用中间继电
33、器 M0.0、M0.1、M1.0M1.3 进行自锁和互锁功能，以保证每个选手公平抢答。主持人控制台有 I0.0 按钮用以抢答开始，I0.2 按钮用以控制答题时间地开始，I0.1 按钮为复位按钮。4.2.14.2.1 主持人控制台控制抢答器的开始、答题计时和复位主持人控制台控制抢答器的开始、答题计时和复位当主持人按下 I0.0 按钮后，选手才能正常抢答，否则视为违规抢答开始程序如下图 4.2 所示：图 4.2 抢答开始当选手抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮 I0.2 后，答题计时开始，程序如图 4.3 所示：图 4.3 答题计时开始抢答完毕，当主持人按下按钮 I0.1，系统才能进行下一轮的
34、抢答，如图 4.4 所示：-14-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 4.4 复位4.2.24.2.2 组别显示组别显示每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮，则数码管1 就显示该组的组号，如图 4.5 所示：-15-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 4.5 组别显示4.2.34.2.3 选手的抢答选手的抢答主持人发出抢答开始指令后，选手开始抢答，否则抢答无效视为违规抢答，四组选手的抢答程序如图 4.6 所示：图 4.6 四组选手的抢答-16-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸4.2.44.2.4 答题限时答题限时在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管 2、
35、3 上显示答题倒计时时间（该时间设定为 50S）。如图 4.7 所示：-17-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸-18-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸-19-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸-20-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 4.7 倒计时程序4.2.54.2.5 音响电路音响电路每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮音响电路给出音响-21-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸提示信号（持续 3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应；若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，音响电路发出声响警告；当主持人按下开始按钮后，若 30S 时限时到仍无人抢答，
36、音响电路发出声响，以示选手放弃该题；在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，选手必须在设定的时间内完成答题，否则音响电路发出答题超时报警信号。如图 4.8 所示：图 4.8 音响电路4.2.64.2.6 指示灯电路指示灯电路每当主持人发出开始抢答指令后，若有选手最先按下抢答按钮，则绿色指示灯亮以指示其抢答成功；若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，同时红灯亮以示其违规抢答；当主持人按下开始按钮后，定时器 T0 开始计时（设定 30S），若 30S 时限时到仍无人抢答，则黄灯亮，以示选手放弃该题。每当主持人发出开始抢答指令后，若有选手最先按下抢答按钮，则绿色指示灯亮以指示其抢答成功；当主
37、持人按下开始按钮后，定时器 T0 开始计时（设定 30S），若 30S 时限时到仍无人抢答，则黄灯亮，以示选手放弃该题。如图 4.9 所示：-22-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 4.9 成功、无人抢答若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，同时红灯亮以示其违规抢答。如图 4.10 所示：图 4.10 违规抢答-23-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸第五章第五章 模拟运行与调试过程模拟运行与调试过程5.15.1 程序的模拟运行程序的模拟运行将设计好的程序写入 PLC 后，首先要做的就是仔细检查程序，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，一般不用接 PLC 实际的负
38、载(如接触器、电磁阀等)。也可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求，下面图 5.15.3 是程序运行调试中的几个过程图。图 5.1 程序下载-24-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图 5.2 程序运行图 5.3 程序停止如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它
39、们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。5.25.2 程序的现场调试程序的现场调试完成上述的工作后，就可以进行现场的调试工作立刻,首先将 PLC 安装在控制现场-25-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸进行联机总调试，在调试过程中有可能将会显示出系统中原先可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC 的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则可以对相应硬件和软件部分设计作适当调整，通常只需要略微修改程序就可能出现实际效果。全部调试通过后，再经过一
40、段时间的实验，系统才可以投入到实际运用当中。在调试过程中出现的问题：1、在计算机上编程通过后，程序无法下载，经过认真检查后，发现内存没有初始化，对内存进行清理后，下载程序进行调试。2、在刚开始调试检验的时候发现程序一直无法通过，最后发现我在编写程序时误把程序中的数字 0 写成了英文 O。3、在载入程序后，发现数码管不亮，经过认真检测后，发现数码管和电源之间未连成回路，连接后数码管正常显示。4、编译成功后，在模拟实验调试时，按下启动按钮 I0.0 运行后发现抢答超时时黄灯不亮，而违规抢答时黄灯和红灯一起亮。经过认真检测后发现是程序中中间继电器的动断和动合触点弄错，程序经修改后回复正常。-26-渤
41、海船舶职业学院（毕业论文）专用纸结论在老师和同学的帮助下做完了毕业设计的工作，通过这次的毕业设计，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。在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在离校之前得到了巩固。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
42、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，这将为以后的工作、学习做出了最好的榜样！-27-渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸参考文献参考文献1 蒋圣平、颜景龙、裴焕斗等。PLC 在抢答器中的应用J。测试技术学报，20002 林明星。电气控制及可编程序控制器M。北京：机械工业出版社，20043 周淑珍、高鸿斌。PLC 分
43、析与设计应用。北京：电子工业出版社，20045 王玉中。电气控制及 PLC 应用技术。河南：河南科学技术出版社，20066 孙平。可编程序控制器原理及应用，北京：高等教育出版社，20037 张新军。电气控制与 PLC 技术及应用。济源：济源职业技术学院出版社，20068 王芳。立体车库及其控制J。电器传动，19989 邹其洪、黄智伟、高嵩、等编著。电工电子实验与计算机仿真 M。电子工业出版社，200510 王成福主编。可编程序控制器原理及应用。北京：机械工业出版社，200611 张进秋主编。可编程控制器原理及应用实例M。北京：机械工业出版社，200412 江秀汉、汤楠主编。可编程序控制器原理及应用。西安：西安电子科技大学出版社，200313 陈新华主编。电工技术与可编程序控制器实践。北京：机械工业出版社，2002-28-
