三路智力抢答器的PLC控制

江苏联合职业技术学院苏州分院毕业设计（论文）设计课题：智能抢答器的设计作者姓名：柳琪专业名称：机电一体化技术所在班级： 10机电一体化技术（3）班指导教师：陈兰2014.3一、指导思想和目的要求：指导思想：毕业设计是培养学生自学能力、综合应用能力以及独立工作能力的重要教学实践环节。

目的：培养学生深入实际，综合运用所学知识技能，考察学生理论联系实际和在社会实践中发现、解决实际问题的能力。

培养学生独立思考问题，调查研究与信息收集、整理的能力，考察学生灵活运用专业知识的能力。

培养学生严谨的治学态度及刻苦钻研的精神。

要求：毕业设计选题要遵循理论联系实际的原则，一方面要结合专业特点，另一方面要结合实际工作和社会经济、科技发展的需要，以提高毕业设计的社会应用价值。

内容新颖，学生要紧密结合社会经济和科学技术发展的需要，调查研究，收集资料，在此基础上提出新观点、新见解。

材料详实，学生深入实际，调查研究，收集材料，材料是理论的依据。

论理充分，论点提出后，论述中要思路清晰，结构合理、层次分明。

二、进度与要求：三、主要参考书及参考资料：《电气控制与PLC应用》《可编程序控制器教程》《微型可编程控制器使用手册》《可编程控制器原理及应用》班级：10机电一体化技术3班专业：机电工程系学生：柳琪指导教师：陈兰一、设计题目三路智力抢答器的PLC控制二、控制要求1、按下启动按钮（开始抢答后），若10秒后无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示），说明该题无人抢答，自动作废。

2、按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效其余信号（后按下的）无效，有信号用灯光和声音指示。

3、若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（1min）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。

三、设计工作量要求1、根据控制对象，明确设计任务和要求。

2、根据设计要求选择PLC型号及所需的其他模块，选择所需的电气元件，进行硬件配置。

3、编制PLC的输入/输出分配表输入输出点分配；4、画出PLC的输入输出设备的接线图；5、进行程序设计，完成梯形图或者指令表的程序设计；四、设计目的1、能熟练运用可编程控制器原理、电工电子技术、和必要的传感器基础知识与理论，以及在生产实习中学到的实践知识。

掌握设计一个控制系统的基本方法、设计步骤以及设计内容。

2、学会使用手册及图表资料；3、进一步培养识图、绘图、和编写技术文件等基本技能。

五、资料查阅与收集任务1、查阅和收集所给题目在实际中的应用价值和发展前景。

2、查阅和收集各种可编程控制器的技术特点和使用方法，查阅所需的各种特殊模块的技术资料。

3、查阅和收集所设计题目要求的其他电气元件的技术资料。

4、查阅和收集你选用的PLC的编程方法，编程技巧的有关资料。

5、查阅其他你认为应收集的相关资料。

摘要随着科技的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同事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，在各行各业中应用日益广泛普及。

对于抢答器其广泛用于电视台。

学校等单位组织举办的各项竞赛及活动时作为抢答只用，为活动添加了刺激性，娱乐性。

在一定的程度上加大了人们的闲暇时光的乐趣,而且给人的视觉效果很好，是各个单位开展活动的必备产品。

本次设计是利用PLC（Programmable Logic controller）对于PLC控制的三路智力抢答器进行控制。

首先，再选则这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。

是自己对本次的设计有一个大致的总体思路，然后仔细的分析PLC 控制的三路智能抢答器的工作原理，以及他的一些工作过程，分析后得出他主要需要完成主持人的控制，选手的抢答，及输出的的功能等。

由于PLC具有可靠性高，体积小，通用性，使用方便等优点。

因此，我觉定使用SIEMENS S7-1200作为本次实践的PLC。

具有方便灵活，维护使用方便等特点。

关键词智能控制三路抢答器 PLC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。

三路抢答器的概述抢答器广泛用于电视台，商业机构和学校。

为了竞赛添加刺激性，娱乐性，在一定程度是丰富了人们的业余生活。

本文件时一种数字抢答器，能使三个队同时参加抢答，赛场中有1个裁判台，3个参赛台，分别是1号，2号，3号参赛台。

总体实际选用西门子PLC控制，抢答操作方便，在很多的场所都在用，而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，和对手比反应时间，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；更方便可靠。

目前，形式多样，功能完备的抢答器已广泛的应用于电视台，商业机构，学校及企事业单位，它为各种竞赛添加了刺激性，娱乐性，在一定的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，只需要改变输入PLC的控制程序就可以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年代很流行，但由于受到本身可靠性及其他方面的限制，目前除了以表示依然采用外，在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。

单片机的可靠性：由于目前市场上的单片机芯片的品质参差不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其他外围元件（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，单片机的说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他别设计的，所以要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。

这样对于怎急啊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了故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法就是跟换整个系统，这样整个维修成本增加了。

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，整个面板显得繁琐，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，最终按说明书只是排除故障，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。

传统的普通抢答器主要存在一下缺点：⑴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。

⑵ 当有多个违规抢答时，优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。

⑶ 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”。

可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。

现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC 型号，然后进行资源配置，设计控制系统。

最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。

由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。

目录1. 课题分析与利用PLC控制的特点 (10)1.1 课题与程序控制分析 (10)1.2 采用PLC控制的特点112. PLC控制系统的硬件配置 (11)2.1.PLC机型 (11)2.2控制特点分析………………………………………………………………………错误！未定义书签。

2.3 外部接线图………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3. PLC控制系统应用程序的设计.......................3.1 程序流程图………………………………………………………………………3.2 I⁄O分配表………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3.3 梯形图与程序运行步骤说明………………………………………………………错误！未定义书签。

4. 程序运行过程分析说明5. 总结 (18)参考文献....................................... .1. 课题分析与利用PLC控制的特点1.1 课题与程序控制分析（1）课题分析知识竞赛抢答器，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，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。

与传统抢答器不同，在PLC的控制下可以弥补传统抢答器的很多不足。

课题要求：1. 按下启动按钮（开始抢答后），若10秒后无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示），说明该题无人抢答，自动作废。

2. 按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效其余信号（后按下的）无效，有信号用灯光和声音指示。

3.若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（1min）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。

（2）程序设计分析根据课题要求，基本可以想到本程序是建立在基本逻辑上，通过继电器来实现程序的自锁与互锁，从而达到抢答以及复位的功能。

当第一个选手按下开关后，继电器通电，自使其他选手自动断电。