智力抢答器PLC控制的实现方法

电气控制课程设计

专 业：

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指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013年7月12日

自动化 动1001班

智力抢答器PLC 控制的实现方法

1问题分析及解决方案框架确定

问题描述

在各种形式的智力竞赛中，抢答器作为智力竞赛的批判装置得到了广泛的应用。设计抢答器的原则是：(1)可以根据比赛规则，设定答题时间。(2)能够用声光信号表示竞赛状态，调节赛场气氛。(3)用数码管显示参赛者的得分情况。 控制任务和功能要求

(1)竞赛开始时，主持人接通启动/停止按钮（SA ），指示灯HL1亮。

(2)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S 内无人抢答，赛场的音响（HA ）发出持续的声音，指示灯HL2亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。

(3)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S 内有人抢答（按下抢答按钮SB3、SB4或SB5），则最先按下按钮的信号有效，相应的抢答桌上的抢答按钮灯（HL3、HL4或HL5）亮，赛场的音响发出短促音（,,）。

(4)当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮（SB6），抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到（假设为20S ），赛场的音响发出持续3S 的长音，抢答桌上抢答灯再次亮。

(5)如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分（分数自定），同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3S(闪烁频率为,。

(6)如果抢答者在规定的时间不能正确回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分（分数自定）。模型如图1。

启动按钮开始抢答应答按钮加分按钮

减分按钮

图1 抢答器模型

2 PLC 选型及硬件配置

现在市场上的PLC 主要是西门子的S7-300PLC ，具有优化配合、强大的模拟技

术、结构紧凑、组装简单、接线方便等特点。我们在课堂上老师主要以此PLC给我们讲解，我们对此型号PLC较为熟悉，所以选S7-300PLC作为此次设计的核心。选择西门子S7-300PLC,硬件配置如表1。

表1 硬件配置表

3 I/O地址分配表

分配PLC的输入/输出点，编制输入/输出分配表如表2。

表2 I/O地址分配表

梯形图中用到的定时器如表3。

表3 梯形图用到的定时器

4 PLC外部接线图

根据控制任务和设计要求，设计此智力抢答器PLC控制运行的PLC控制外部接线图如图2。

图2智力抢答器PLC控制运行外部接线图

5 控制流程图

为了清楚地表明动作的顺序和条件，绘制智力抢答器PLC控制流程图如图3。

图3 PLC控制流程图

6 系统梯形图程序设计

根据上述分析，结合控制系统流程图，用西门子STEP7软件设计系统梯形图

程序如下。

7 程序调试

使用PLCSIM仿真软件调试程序。首先打开仿真程序，然后，将编制好的梯形图程序下载到仿真PLC中，之后在仿真环境下运行程序，观察分析实验结果，并进行模拟调试。仿真结果如下。

(1)当主持人按下启动按钮和开始抢答按钮时，指示灯1亮，并且在10S内无人抢答时在S7-PLCSIM中仿真结果如图4。

图4 启动仿真结果

(2)当主持人按下开始抢答按钮时，1号桌在10S抢答到，并且在20S答题内答对题在S7-PLCSIM中仿真结果如图5。

图5 1号抢答仿真结果

8 心得体会

智力抢答器PLC控制是一个贴近实际生活的设计问题，通过对这一问题的研究，激发了自己的学习兴趣，培养了创新思维和解决实际工程问题的能力，从课程设计中取得了比较大的收获。

实践不仅是检验所学知识的过程，也是进一步学习，巩固和加深对理论知识的理解，增强设计PLC控制系统硬件和软件的能力的过程。在课程设计过程中，通过将所学理论知识运用到实际操作上，增强了自己的实际动手能力，提高了工程素质。