西门子PLC的智能抢答器设计
西门子PLC的智能抢答器设计[20200123190204]
【摘要】
多路抢答器在竞赛中准确、公正、直观地判断出第一抢答者的一种装备。可以通过抢答器的指示灯显示、警示蜂鸣等手段指示出谁是第一抢答者。本次毕业设计是采用SIEMENS PLC为控制核心设计了一款智能抢答器。系统设计可分硬件设计和软件设计，采用手动操作方式，该款抢答器具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、功能强大、维护使用方便等特点。并给出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】抢答器；PLC；硬件；
引言 1
一、抢答器设计要求 2
二、PLC的选型 2
三、编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9介绍 3
四、分配情况见表 6
五、外部接线 6
六、梯形图编程 7
七、指令表编程 11
八、建立PC及PLC的通信连接线路并完成参数设置 14
九、下装程序与调试 16
（一）下载程序 16
（二）运行和调试程序。 16
十、PLC控制程序的上传 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
目前可编程控制器已经成为一种重要、普及面广、应用场合众多的的工业用控制器。PLC所以被广泛应用，是由它的突出特点和优点的性能分不开的，为了满足工业生产对工业控制设备安全可靠的要求，PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触电的的半导体电路来完成。从而保证了PLC在工业环境中的适应能力与抗干扰性能以及故障率极低。因此得到了越来越广的应用。
可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
1.使用方便，编程简单；
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
2.功能强，性能价格比高；
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3.可靠性高，抗干扰能力强；
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
本次设计主要是设计一款三组5路的智能抢答器，实现多人智能抢答。
一、抢答器设计要求
1．有三组参赛者，第一组两个儿童组成儿童组；第二组一个学生组成学生组；第三组两个教授组成教授组。每人一个抢答器，每组一个指示灯。
2．为了给参赛儿童一些优待，两个儿童的按钮中任一个抢先被按下，第一组指示灯亮；为了给教授组一定限制，两个教授只有同时抢先都按下按钮，第三组指示灯亮。哪一组先抢答的该组灯亮，同时锁住另外两组。
3．增加一个复位按钮，一个抢答开始开关和一个违规灯。主持人按下复位按钮后抢答器指示灯才熄灭。主持人合上抢答开始开关SW前抢答算违规，抢答不成功，违规灯亮。
4．主持人合上抢答器开关后，扬声器短暂声音(周期2s)，若5s内抢答成功扬声器停止短暂鸣叫，共5s内无人抢答扬声器同时红色报警灯亮，表示竞赛者放弃该题并禁止选手超时抢答，主持人断开抢答开关扬声器停鸣，红色报警灯熄灭。
5．抢答成功后计时开始如回答问题时间超过设定时限10s，红色报警灯亮并扬声器持续鸣叫，竞赛者停止回答。当主持人断开抢答器开关，扬声器停鸣，红色报警灯熄灭。
抢答器是各种智力竞赛活动中不可缺少的设备。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的具有抢答锁定功能的电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。主要问题在于功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢下按钮的行为，不便于电路升级换代。
本次设计要求就是针对上述的情况，设想利用PLC作为核心部件取代相对复杂的模拟电路，进行逻辑控制及信号的产生，设计一款成熟可靠的智能抢答器。
二、PLC的选型
PLC的种类可分为三类，小型，中性，大型。其中小型为整体型，中型和大型都是模块型。目前的主要品牌有：美国AB，ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。极高的可靠性。西门子以其丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，强劲的通讯能力以及丰富的扩展模块应用非常广泛。我选择SIEMENS?PLC S7-200。
SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工 机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供使用。
三、编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9介绍
STEP 7-Micro/WIN的窗口组件
图3-1 STEP 7-Micro/WIN的窗口组件
1、打开新项目
双击STEP 7-Micro/WIN图标，或从"开始"菜单选择SIMATIC>STEP 7 Micro/WIN，启动应用程序。会打开一个新STEP 7-Micro/WIN项目。
2、打开现有项目
从STEP 7-Micro/WIN中，使用文件菜单，选择下列选项之一：
（1）打开－允许浏览至一个现有项目，并且打开该项目。
（2）文件名称－如果用户最近在一项目中工作过，该项目在"文件"菜单下列出，可直接选择，不必使用"打开"对话框。
【摘要】
多路抢答器在竞赛中准确、公正、直观地判断出第一抢答者的一种装备。可以通过抢答器的指示灯显示、警示蜂鸣等手段指示出谁是第一抢答者。本次毕业设计是采用SIEMENS PLC为控制核心设计了一款智能抢答器。系统设计可分硬件设计和软件设计，采用手动操作方式，该款抢答器具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、功能强大、维护使用方便等特点。并给出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】抢答器；PLC；硬件；
引言 1
一、抢答器设计要求 2
二、PLC的选型 2
三、编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9介绍 3
四、分配情况见表 6
五、外部接线 6
六、梯形图编程 7
七、指令表编程 11
八、建立PC及PLC的通信连接线路并完成参数设置 14
九、下装程序与调试 16
（一）下载程序 16
（二）运行和调试程序。 16
十、PLC控制程序的上传 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
目前可编程控制器已经成为一种重要、普及面广、应用场合众多的的工业用控制器。PLC所以被广泛应用，是由它的突出特点和优点的性能分不开的，为了满足工业生产对工业控制设备安全可靠的要求，PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触电的的半导体电路来完成。从而保证了PLC在工业环境中的适应能力与抗干扰性能以及故障率极低。因此得到了越来越广的应用。
可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
1.使用方便，编程简单；
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
2.功能强，性能价格比高；
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3.可靠性高，抗干扰能力强；
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
本次设计主要是设计一款三组5路的智能抢答器，实现多人智能抢答。
一、抢答器设计要求
1．有三组参赛者，第一组两个儿童组成儿童组；第二组一个学生组成学生组；第三组两个教授组成教授组。每人一个抢答器，每组一个指示灯。
2．为了给参赛儿童一些优待，两个儿童的按钮中任一个抢先被按下，第一组指示灯亮；为了给教授组一定限制，两个教授只有同时抢先都按下按钮，第三组指示灯亮。哪一组先抢答的该组灯亮，同时锁住另外两组。
3．增加一个复位按钮，一个抢答开始开关和一个违规灯。主持人按下复位按钮后抢答器指示灯才熄灭。主持人合上抢答开始开关SW前抢答算违规，抢答不成功，违规灯亮。
4．主持人合上抢答器开关后，扬声器短暂声音(周期2s)，若5s内抢答成功扬声器停止短暂鸣叫，共5s内无人抢答扬声器同时红色报警灯亮，表示竞赛者放弃该题并禁止选手超时抢答，主持人断开抢答开关扬声器停鸣，红色报警灯熄灭。
5．抢答成功后计时开始如回答问题时间超过设定时限10s，红色报警灯亮并扬声器持续鸣叫，竞赛者停止回答。当主持人断开抢答器开关，扬声器停鸣，红色报警灯熄灭。
抢答器是各种智力竞赛活动中不可缺少的设备。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的具有抢答锁定功能的电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。主要问题在于功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢下按钮的行为，不便于电路升级换代。
本次设计要求就是针对上述的情况，设想利用PLC作为核心部件取代相对复杂的模拟电路，进行逻辑控制及信号的产生，设计一款成熟可靠的智能抢答器。
二、PLC的选型
PLC的种类可分为三类，小型，中性，大型。其中小型为整体型，中型和大型都是模块型。目前的主要品牌有：美国AB，ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。极高的可靠性。西门子以其丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，强劲的通讯能力以及丰富的扩展模块应用非常广泛。我选择SIEMENS?PLC S7-200。
SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备
三、编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9介绍
STEP 7-Micro/WIN的窗口组件
图3-1 STEP 7-Micro/WIN的窗口组件
1、打开新项目
双击STEP 7-Micro/WIN图标，或从"开始"菜单选择SIMATIC>STEP 7 Micro/WIN，启动应用程序。会打开一个新STEP 7-Micro/WIN项目。
2、打开现有项目
从STEP 7-Micro/WIN中，使用文件菜单，选择下列选项之一：
（1）打开－允许浏览至一个现有项目，并且打开该项目。
（2）文件名称－如果用户最近在一项目中工作过，该项目在"文件"菜单下列出，可直接选择，不必使用"打开"对话框。
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