竞赛抢答器的设计毕业论文.doc

湖南软件职业学院毕业设计（论文） 目录 I 目目 录录 第一章第一章 引言引言 1 1 第二章第二章 概述概述 2 2 2.12.1 PLCPLC 的发展史的发展史2 2 2.1.1 PLC 的由来 .2 2.1.2 可控制编程器的发展.2 2.1.3 可控制编程器的发展趋势.3 2.22.2 PLCPLC 的用途与特点的用途与特点3 3 2.2.1 PLC 的用途 .3 2.2.2 PLC 的特点 .4 2.32.3 PLCPLC 的主要原理和组成的主要原理和组成6 6 2.3.1 PLC 的主要原理6 6 2.3.2 PLC 的组成部分 6 第三章第三章 竞赛抢答器的设计方案和思路竞赛抢答器的设计方案和思路 8 8 3.13.1 PLCPLC 抢答器的控制要求：抢答器的控制要求：8 8 3.23.2 硬件设计方案硬件设计方案 8 8 3.2.1 控制特点分析8 3.2.2 I/O 配线图 8 3.2.3 答题流程图 4-1： .10 3.2.4 PLC 机型的选择步骤与原则 .11 3.33.3 软件设计方案软件设计方案 1212 3.3.1 设计假设： .12 3.3.2 梯形图的设计及分析： .13 3.43.4 程序的下载、安装和调程序的下载、安装和调 1717 第四章第四章 总总 结结 2020 致谢致谢 2121 参考文献参考文献 2222 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 1 引言 1 第一章第一章 引言引言 可编程序控制器(PLC) 是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器 控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是功能加强、编程简单、使用方便以 及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。 近年来随着科技的飞速发展，PLC 的应用正在不断地走向深入，同时带动传统 控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的 PLC 应用系统中，PLC 往往是作 为一个核心部件来使用，仅 PLC 方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以 及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 PLC 的应用领域已经拓宽到了各个领域，在日常生活中，智能抢答器广泛的应 用于各种竞赛和抢答场合。越来越多的抢答器投入市场，可是大部分的抢答器主 要采用的是单片机系统；而单片机系统由于稳定性不高，基于此，我们采用了 S7- 200 PLC 来实现智能抢答器控制系统的设计。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 2 第二章第二章 概述概述 2.12.1 PLCPLC 的发展史的发展史 2.1.12.1.1 PLCPLC 的由来的由来 PLC 早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大 . 可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称 PC 或 PLC，是 60 年代末 发明的工业控制器件，是美国数字公司(DEC )为美国通用公司(GM)研制开发并成 功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展， PLC 软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断 发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代 PLC 已经成为真正的工业控制 设备。如下图 1-1 所示： 图 1-1 2.1.22.1.2 可控制编程器的发展可控制编程器的发展 虽然 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成 电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程 大致可分三个阶段： 1早期的 PLC（60 年代末70 年代中期） 早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。这时的 PLC 多少有点继电器控制装 置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。 它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制 现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用 磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上， 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 3 采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早 期的 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积 小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中 PLC 特有的编程语言梯形图一 直沿用至今。 2中期的 PLC（70 年代中期80 年代中后期） 在 70 年代微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等 一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元（CPU）。 这样，使 PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、 计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等 功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远 程 I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数 量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 得应用范围得以扩大。 3近期的 PLC（80 年代中后期至今） 进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的 市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。 而且，为了进一步提高 PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑 处理芯片。这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。 2.1.32.1.3 可控制编程器的发展趋势可控制编程器的发展趋势 PLC 自问世以来，经过几十年的发展，PLC 的功能越来越强大，应用范围也越 来越广泛，其足迹已遍及国民经济的各个领域，但 PLC 得主要应用领域是自动化， 不同的企业对自动化程度的要求都不相同。不仅需要发展适合于大、中型企业的 高水准的 PLC 网络系统，而且也要发展合适小型企业、性能价格比高的小型 PLC 控制系统。所以 PLC 控制系统将朝着体积小、速度更快、功能更强、价格更低的 方向发展； 二是向大型化、网络化、多功能方向发。 2.22.2 PLCPLC 的用途与特点的用途与特点 2.2.12.2.1 PLCPLC 的用途的用途 PLC 的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。但近年来由 于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使 PLC 的成本下降,同时又由于 PLC 的 功能大大增强,使 PLC 的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、 采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC 的应用通常可分为 五种类型： （1）顺序控制 这是 PLC 应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 4 制。PLC 可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、 订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。 （2）运动控制 PLC 制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单 轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，PLC 把扫描目标位置的数据送给模版块， 其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时， （3）闭环过程控制 PLC 能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流 量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模块的提供使 PLC 具有闭环 控制功能,即一个具有 PID 控制能力的 PLC 可用于过程控制。当过程控制中某一个 变量出现偏差时,PID 控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。 （4）数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的 PLC 和计算机数值 控制（CNC）设备紧密结合的趋向。著名的日本 FANUC 公司推出的 Systen10、11、12 系列，已将 CNC 控制功能作为 PLC 的一部分。为了实现 PLC 和 CNC 设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可 以独自编程，由 PLC 送至 CNC 设备使用。美国 GE 公司的 CNC 设备新机种也同样使 用了具有数据处理的 PLC。预计今后几年 CNC 系统将变成以 PLC 为主体的控制和管 理系统。 （5）通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔 性制造系统（FMS）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展 PLC 之间， PLC 和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅 PLC 数据通信速率要 求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。 2.2.22.2.2 PLCPLC 的特点的特点 （1）抗干扰能力强，可靠性高 继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能 力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头 的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控 制系统中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，接线可减少互继电器控制系统的 1/10-1/100，因触点接触不良造成 的故障大为减少。 而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成， 大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。 微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁波干扰，电源 波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。而 PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸收了生产控制经验，主要模块均采 用了大规模集成电路，I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 5 对耐热、防潮、抗震等都有精确的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地 等抗干扰能力，目前个生产厂家生产的 PLC，平均无故障时间都大大超过了 IEC 规 定的 10 万小时，有的甚至达到了几十万小时。 （2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 PLC 产品均成系列化生产， 品种齐全，外围模块品种也多，可有各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的 控制系统。在 PLC 构成的控制系统中，只需在 PLC 的端子上接入相应的输入、输 出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量而有繁杂的硬件接 线线路。当控制要求改变，需要变更控制系统功能时，可以用编程器在线或离线 修改程序，修改接线量很小。同一个 PLC 装置有、用于不同的控制对象，只是输 入、输出组件和应用软件不同而已。 （3）编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑 到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制 的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，直观易懂，容易掌握，不需要 专门的计算机知识和语言，深受现场电气技术人员的欢迎。 （4）功能完善，扩展能力强 PLC 中含有数量巨大的用于开关量处理的继电 器类软件，可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器控制所不 能实现的。PLC 内部具有许多控制功能，能方便地实现 D/A、A/D 转换及 PID 运算， 实现过程控制、数字控制等功能。PLC 具有通信联网功能，他不仅可以控制一台单 机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多生产线。他不但可以进行现场控制， 还可以用于远程控制。 （5）PLC 控制系统设计、安装、调试方便 PLC 中相当于继电器系统中的中 间继电器、时间继电器、计数器等“软元件”数量巨大，硬件齐全，且为模块化 积木式结构，并已商品化，故可按性能、容量（输入、输出点、内存大小）等选 用组装。又由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，使安装接线量大大减小， 设计人员只要一台 PLC 就可进行控制系统的设计可在实验室进行模拟调试。而继 电接触器系统需要在现场调试，工作量很大且繁难。 （状态、通信状态、异常状态 和 I/O 点的状态均有显示。工作人员通过他可查出故障原因，便于迅速处理，及 时排除。 ） （7）结构紧凑 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。 由于以上特点，使得 PLC 获得极为广泛的应用。 2.32.3 PLCPLC 的主要原理和组成的主要原理和组成 2.3.12.3.1 PLCPLC 的主要原理的主要原理 CPU 连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描，CPU 的扫描周期包括读输 入、执行程序、处理通信请求、执行 CPU 自诊断测试及写输出等内容。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 6 PLC 可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫 描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用 户程序不运行时，PLC 也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、 写输出这几部分内容。典型的 PLC 在一个周期中可完成以下 5 个扫描过程。 1.自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠性，及时反应所出现的故障，PLC 都具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成。WDT 是一个硬件定时器， 每一个扫描周期开始前都被复位。WDT 的定时可由用户修改，一般在 100200ms 之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。 2.与网络进行通信的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网 络的 PLC 系统才有通信扫描过程，这一过程用于 PLC 之间及 PLC 与上位计算机或 终端设备之间的通信。 3.用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一扫描周期内部包换 扫描过程。该过程在机器运行中是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户 程序的长短，会影响过程所用的时间. 2.3.22.3.2 PLCPLC 的组成部分的组成部分 PLC 与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了 I/O 功能的可与控制对象方 便连接的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进行 IO 变换，并将这个变换 物理实现，应用于工业现场。 1. 输入寄存器 输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的 状态，其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU 可以读其值，但 不可以写或进行修改。 2. 输出寄存器 输出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一个时间段的输出值,而程序循环执行 开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值。在程序执行过程中, CPU 可以读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄 存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即 只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。 3. 存储器 存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是 由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC 要在系统程序的管理下运行。用户存 储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O 寄存器的值作为条件决定着存 储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。 4. CPU 单元 CPU 单元控制着 IO 寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中程序的解释 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 2 概述 7 执行工作，是 PLC 的大脑。 5. 其它接口单元 其它接口单元用于提供 PLC 与其它设备和模块进行连接通信的物理条件。 、 第三章第三章 竞赛抢答器的设计方案和思路竞赛抢答器的设计方案和思路 3.13.1 PLCPLC 抢答器的控制要求：抢答器的控制要求： 利用 PLC 设计一个竞赛抢答器控制系统, 竞赛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， 分别按下赛台上相应的按钮时会显示相应的结果，具体要求如下： 裁判员没有按下抢答按钮时，若参赛者按下抢答按钮此时属于提前抢答，参 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 8 赛者的抢答桌上的违规灯亮且裁判台上相应的违规灯亮。 当裁判员按下开始抢答按钮时，蜂鸣器响，并开始 20S 倒计时，并进行时间 显示。如果 20S 内没人按下抢答按钮，蜂鸣器停止响，无人抢答灯亮，2S 后无人 抢答灯灭，表示此题撤消。如果 20S 内，任意赛台上的抢答者按下抢答按钮，计 时停止，抢答蜂鸣器停止，此时抢答桌上的抢答成功指示灯亮，裁判台上的相应 的抢答组指示灯亮。 当裁判员按下确认抢答有效按钮后开始计时 60S，抢答组答题，开始倒计时， 当 60S 时间到，电蜂鸣器持续响 3S。 当某参赛者答对时，裁判员按下加分按钮，对参赛者进行加分，且加分蜂鸣 器响，每次加 10 分，当某人分数达到 90 分时，将不再加分。 当某参赛者答错或超时答题时，裁判员按下减分按钮，对参赛者进行减分， 每次减 10 分，当某人的分数等于 0 时，将不再减分。 在某个题目结束后，裁判员按下裁判台上的复位按钮，抢答器恢复到原来的 状态，为下一轮抢答作好准备。 3.23.2 硬件设计方案硬件设计方案 3.2.13.2.1 控制特点分析控制特点分析 知识竞赛抢答器通过 PLC 进行按控制要求编程，其主要的输入就是通过裁判 员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心（PLC） ，PLC 将根据信号作 出相应的响应。知识竞赛抢答器有六个输入信号（即六个按钮） ，九个输出信号 （即五个台灯信号、一个音响信号、三个数码管输出信号） 。由上可知 PLC 共有六 个输入点，九个输出点。 3.2.23.2.2 I/OI/O 配线图配线图 输入设备： S1 抢答启动按钮 I0.0 S2 1 号抢答按钮 I0.1 S3 2 号抢答按钮 I0.2 S4 3 号抢答按钮 I0.3 S4 4 号抢答按钮 I0.4 S5 有效抢答按钮 I0.5 S6 加分按钮 I0.6 S7 减分按钮 I0.7 S8 复位按钮 I1.0 输出设备： HL1 Q0.0 HL2 Q0.1 HL3 Q0.2 HL4 Q0.3 HL5 Q0.3 HL6 Q0.4 HL7 Q0.5 HL8 Q0.6 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 9 HL9 Q0.7 HL10 Q1.0 HL11 Q1.1 HL12 Q1.2 HL13 Q1.3 HL14 Q1.4 HL15 Q1.5 HL16 Q1.7 HL17 Q2.0 HL18 Q2.1 HL19 Q2.2 如图 3-2 图 3-2 3.2.33.2.3 答题流程图答题流程图 4-14-1： 初始状态 开始抢答 复位 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 10 图 4-1 3.2.43.2.4 PLCPLC 机型的选择步骤与原则机型的选择步骤与原则 随着 PLC 技术的发展，PLC 产品的种类也越来越多。不同型号的 PLC，其结构 形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各 有侧重。因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意 义。 PLC 的选择主要应从 PLC 的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模 无人抢答 状态：开始信号发 出 20S 后，蜂鸣器 停止响，无人抢答 灯亮，2S 后灭 违规抢答 状态：开始信号发出 前抢答，抢答桌上的 违规灯亮+裁判台上 相应的违规灯亮 答对 状态：按下加分 按钮，加分蜂鸣 器响，分数达到 90 停止加分 答错或超时 状态：按下减分 按钮，分数等于 0 时将不再减分 确认抢答有效 状态：开始计时 60S，60S 计时 到时，蜂鸣器持 续响 3S 正常抢答 状态：开始信号发 出 20S 内，抢答蜂 鸣器停止响，抢答 桌上抢答成功灯亮， 裁判台上的相应的 抢答成功灯亮 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 11 块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC 机型的选择 PLC 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下， 力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点： (一) 合理的结构型式 PLC 主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式 PLC 的每一个 IO 点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小, 一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式 PLC 的功能扩展灵 活方便,在 IO 点数、输入点数与输出点数的比例、IO 模块的种类等方面选择 余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。 (二) 安装方式的选择 PLC 系统的安装方式分为集中式、远程 IO 式以及多台 PLC 联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程 IO 硬件，系统反应快、成本低；远程 IO 式 适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程 IO 可以分散安装在现场装置 附近，连线短，但需要增设驱动器和远程 IO 电源；多台 PLC 联网的分布式适用 于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型 PLC，但必须要附 加通讯模块。 (三)相应的功能要求 一般小型(低档)PLC 具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控 制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带 AD 和 DA 转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档 PLC。 对于控制较复杂，要求实现 PID 运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控 制规模大小及复杂程度，选用中档或高档 PLC。但是中、高档 PLC 价格较贵，一般 用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 (四)响应速度要求 PLC 是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次 PLC 的响应速度一般都能 满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用 PLC，或者某些功能或信号有特殊的 速度要求时，则应该慎重考虑 PLC 的响应速度，可选用具有高速 IO 处理功能的 PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的 PLC 等。 (五)系统可靠性的要求 对于一般系统 PLC 的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是 否采用冗余系统或热备用系统。 (六)机型尽量统一 一个企业，应尽量做到 PLC 的机型统一。主要考虑到以下三方面问题： 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 12 )机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 )机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的 提高。 )机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机 后易于形成一个多级分布式控制系统。 3.33.3 软件设计方案软件设计方案 3.3.13.3.1 设计假设：设计假设： 开始抢答按钮（I0.0）抢答按钮（I0.1,I0.2,I0.3,I0.4）抢答桌上的违规灯 （Q0.0,Q0.1,Q0.2,Q0.3）判台上的相应的违规灯（Q0.4,Q0.5,Q2.0.6,Q0.7）20 秒计时器（T37）无人抢答灯（Q1.0）2 秒计时器（T38）抢答成功灯 （Q1.1,Q1.2,Q1.3,Q1.4）相应的抢答组指示灯（Q1.5,Q1.6,Q1.7,Q2.0）蜂鸣器 （Q2.1）有效按钮（I0.5）60 秒的计时器（T39）3 秒计时器（T40）加分按钮 （I0.6）加分蜂鸣器（Q2.2）总分（AC0）减分按钮（I0.7） 。 3.3.23.3.2 梯形图的设计及分析：梯形图的设计及分析： 1. 当主持人没按开始抢答按钮 I0.0 时，只要参赛者按下抢答按钮，电路 接通，参赛者的抢答桌上的违规灯和裁判台上相应的违规灯亮。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 13 2. 当裁判员按下开始抢答按钮 I0.0 时，对于 4 位参赛者的抢答指示灯和相 应的抢答成功指示灯来说，他们的抢答按钮还有 20S 钟的定时器是互锁的，当其 中一个人在 20S 按下抢答按钮，其他人的电路就断开，按下抢答按钮也无效。当 20S 的断开延时定时器到 20S 时，所有的抢答按钮都无效。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 14 3. 对于 T37 来说，T37 断开延时定时器不但受开始抢答按钮 I0.0 限制还受参 赛者的抢答按钮限制的，只要有一抢答按钮按下，T37 就停止计时。 4. 开始抢答按钮 I0.0 按下后，T37 接通电源的同时，常开触点 T37 闭合，蜂 鸣器 Q2.1 接通，当 T37 停止计时，常开触点 T37 断开，达到如果 20S 内没人按下 抢答按钮蜂鸣器停止响和如果 20S 内，任意赛台上的抢答者按下抢答按钮抢答蜂 鸣器停止的效果。 5. 当 T37 计时到 20S 时，T37 常闭触头闭合，T38 接通延时定时器接通开始 计时，无人抢答灯亮，当 T38 到计时到 2S 时，T38 常闭触头断开，无人抢答灯灭。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 15 但对于 T38 而言，要达到如果 20S 内没人按下抢答按钮无人抢答灯亮 2S 后无人抢 答灯灭的效果还是要通过抢答按钮的限制来保证在有人抢答时 T38 无效和无人抢 答灯是灭的。 6. 当确认按钮 I0.5 按下后， 60S 的接通延时定时器 T39 开始计时，计时到 60S 时，断开延时定时器 T40 接通开始计时，蜂鸣器响，3S 后停止。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 16 7. 当加分按钮 I0.6 闭合，只要 AC0=0,减法器就会减 10。 9. 当复位按钮 I0.7 闭合，I0.0 到 I0.7 全部复位到原来的状态。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 17 3.43.4 程序的下载、安装和调程序的下载、安装和调 STEP7-Micro/WIN 的启动如下图 4-2 所示： 图 4-2 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 18 STEP 7-Micro/WIN 编程软件安装：连接 S7-200 CPU 可以用 PC/PPI 电缆建 立个人计算机与 PLC 之间的通信连接，如图 4-3 所示： 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 19 图 4-3 程序的下载如下图 4-4 所示： 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 20 图 4-4 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 3 竞赛抢答器的设计方案和思路 21 将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完 成硬件的安装。竞赛抢答器的程序是由西门子 PLC 编程软件 STEP 7-Micro/WIN 编 制完成，正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将 PLC 设定在 STOP 状态下，运行 PLC 编程软件 STEP 7-Micro/WIN 编程软件，打开知识竞赛抢答器的 程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 4 总结 22 第四章第四章 总总 结结 在老师和同学的帮助下做完了毕业设计的工作，由于自己知识的缺乏及能力 的有限，仍没有能够实现像开题报告中那样带有语音识别等功能的补充与完善。 但是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，所掌握的西门子应用软 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 学习做出了最好的榜样！同时，该设计也有不足之处，缺少了答题计分等功能。 我将会在以后的学习中继续学习。 、 湖南软件职业学院毕业设计（论文） 5 致谢 23 致谢致谢 时光如流水