競賽搶答器的設計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p><b>　　第二章 概述2</b></p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展史2</p><p>　　2.1.1 PLC的由來2</p>

2、<p>　　2.1.2 可控制編程器的發(fā)展2</p><p>　　2.1.3 可控制編程器的發(fā)展趨勢3</p><p>　　2.2 PLC的用途與特點3</p><p>　　2.2.1 PLC的用途3</p><p>　　2.2.2 PLC的特點4</p><p>　　2.3 PLC的

3、主要原理和組成6</p><p>　　2.3.1 PLC的主要原理6</p><p>　　2.3.2 PLC的組成部分6</p><p>　　第三章 競賽搶答器的設計方案和思路8</p><p>　　3.1 PLC搶答器的控制要求：8</p><p>　　3.2 硬件設計方案8</p>&

4、lt;p>　　3.2.1 控制特點分析8</p><p>　　3.2.2 I/O配線圖8</p><p>　　3.2.3 答題流程圖4-1：10</p><p>　　3.2.4 PLC機型的選擇步驟與原則11</p><p>　　3.3軟件設計方案12</p><p>　　3.3.1設計假設：12&l

5、t;/p><p>　　3.3.2梯形圖的設計及分析：13</p><p>　　3.4程序的下載、安裝和調(diào)17</p><p>　　第四章 總 結20</p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p>

6、<p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　可編程序控制器(PLC) 是一種新型的通用的自動控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體,是功能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。</p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新

7、。在實時檢測和自動控制的PLC應用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個核心部件來使用，僅PLC方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。</p><p>　　PLC的應用領域已經(jīng)拓寬到了各個領域，在日常生活中，智能搶答器廣泛的應用于各種競賽和搶答場合。越來越多的搶答器投入市場，可是大部分的搶答器主要采用的是單片機系統(tǒng)；而單片機系統(tǒng)由于穩(wěn)定性不高，基于此，我們采用了S7-200

8、PLC來實現(xiàn)智能搶答器控制系統(tǒng)的設計。</p><p><b>　　第二章 概述</b></p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展史</p><p>　　2.1.1 PLC的由來</p><p>　　PLC早期主要應用于工業(yè)控制，但隨著技術的發(fā)展，其應用領域正在不斷擴大 . 可編程控制器(Programmable

9、Logical Controller)簡稱PC或PLC，是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國數(shù)字公司(DEC )為美國通用公司(GM)研制開發(fā)并成功應用于汽車生產(chǎn)線上，可編程控制器自此誕生。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時推動了先進制造技術的相應發(fā)展?，F(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設備。如下圖1-1所示：</p><p><b

10、>　　圖 1-1</b></p><p>　　2.1.2 可控制編程器的發(fā)展</p><p>　　雖然PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術的不斷進步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：</p><p>　　1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期）</p>

11、;<p>　　早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC 多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O 接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—

12、梯形圖。因此，早期的PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC 特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。</p><p>　　2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期）</p><p>　　在70 年代微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC 的中央處

13、理單元（CPU）。</p><p>　　這樣，使PLC 得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC 得應用范圍得以擴大。</p>&

14、lt;p>　　3．近期的PLC（80 年代中后期至今）</p><p>　　進入80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC 所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p>　　2.1.3 可

15、控制編程器的發(fā)展趨勢</p><p>　　PLC自問世以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，PLC的功能越來越強大，應用范圍也越來越廣泛，其足跡已遍及國民經(jīng)濟的各個領域，但PLC得主要應用領域是自動化，不同的企業(yè)對自動化程度的要求都不相同。不僅需要發(fā)展適合于大、中型企業(yè)的高水準的PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)，而且也要發(fā)展合適小型企業(yè)、性能價格比高的小型PLC控制系統(tǒng)。所以PLC控制系統(tǒng)將朝著體積小、速度更快、功能更強、價格更低的方向發(fā)展；&

16、lt;/p><p>　　二是向大型化、網(wǎng)絡化、多功能方向發(fā)。</p><p>　　2.2 PLC的用途與特點</p><p>　　2.2.1 PLC的用途</p><p>　　PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使其應用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關元件價格大大下降,使PLC的成本下降,同時又由于PLC的功能大大增強,使PLC

17、 的應用越來越廣泛,廣泛應用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應用通?？煞譃槲宸N類型：</p><p>　　（1）順序控制 這是PLC應用最廣泛的領域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應用于單機控制、多機群控、生產(chǎn)自動線控制等。如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。</p><p&

18、gt;　?。?）運動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標位置。每個軸移動時，</p><p>　?。?）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即

19、一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當過程控制中某一個變量出現(xiàn)偏差時,PID控制算法會計算出正確的輸出,把變量保持在設定值上。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)處理 在機械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計算機數(shù)值控制（CNC）設備緊密結合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實現(xiàn)PLC和CNC設備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該

20、公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由PLC送至CNC設備使用。美國GE公司的CNC設備新機種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預計今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。</p><p>　?。?）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應國外近幾年來興起的工廠自動化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級計算機之間的通信功能。作為實

21、時控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時的對策。</p><p>　　2.2.2 PLC的特點</p><p>　?。?）抗干擾能力強，可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)雖具有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使設備連線復雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼

22、電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 </p><p>　　而PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和復雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。</p><p>　　微機雖

23、然具有很強的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁波干擾，電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機不能正常工作。而PLC在電子線路、機械結構以及軟件結構上都吸收了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用了大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結構上對耐熱、防潮、抗震等都有精確的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾能力，目前個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，平均無故障時間都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時，

24、有的甚至達到了幾十萬小時。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)結構簡單、通用性強、應用靈活 PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可有各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC構成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應的輸入、輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量而有繁雜的硬件接線線路。當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，修

25、改接線量很小。同一個PLC裝置有、用于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件和應用軟件不同而已。</p><p>　　（3）編程方便，易于使用 PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術人員的技能和習慣，PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，直觀易懂，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言，深受現(xiàn)場電氣技術人員的歡迎。</p><

26、p>　?。?）功能完善，擴展能力強 PLC中含有數(shù)量巨大的用于開關量處理的繼電器類軟件，可輕松地實現(xiàn)大規(guī)模的開關量邏輯控制，這是一般的繼電器控制所不能實現(xiàn)的。PLC內(nèi)部具有許多控制功能，能方便地實現(xiàn)D/A、A/D轉(zhuǎn)換及PID運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，他不僅可以控制一臺單機，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機群，許多生產(chǎn)線。他不但可以進行現(xiàn)場控制，還可以用于遠程控制。</p><p&

27、gt;　?。?）PLC控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便 PLC中相當于繼電器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等“軟元件”數(shù)量巨大，硬件齊全，且為模塊化積木式結構，并已商品化，故可按性能、容量（輸入、輸出點、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線量大大減小，設計人員只要一臺PLC就可進行控制系統(tǒng)的設計可在實驗室進行模擬調(diào)試。而繼電接觸器系統(tǒng)需要在現(xiàn)場調(diào)試，工作量很大且繁難。（狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)

28、和I/O點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過他可查出故障原因，便于迅速處理，及時排除。）</p><p>　　（7）結構緊湊 體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。</p><p>　　由于以上特點，使得PLC獲得極為廣泛的應用。</p><p>　　2.3 PLC的主要原理和組成</p><p>　　2.3.1 PLC的主要原理</p&g

29、t;<p>　　CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務的循環(huán)序列稱為掃描，CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、執(zhí)行CPU自診斷測試及寫輸出等內(nèi)容。</p><p>　　PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設備。它一直周而復始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分

30、內(nèi)容。典型的PLC在一個周期中可完成以下5個掃描過程。</p><p>　　1.自診斷測試掃描過程。為保證設備的可靠性，及時反應所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。自監(jiān)視功能主要由時間監(jiān)視器完成。WDT是一個硬件定時器，每一個掃描周期開始前都被復位。WDT的定時可由用戶修改，一般在100～200ms之間。其它的執(zhí)行結果錯誤可由程序設計者通過標志位進行處理。</p><p>　　2.與網(wǎng)絡

31、進行通信的掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡的PLC系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計算機或終端設備之間的通信。</p><p>　　3.用戶程序掃描過程。機器處于正常運行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)部包換掃描過程。該過程在機器運行中是可控的，即用戶可以通過軟件進行設定。用戶程序的長短，會影響過程所用的時間.</p><p>　　2.3.2 PLC的組成部

32、分</p><p>　　PLC與通用計算機沒有什么區(qū)別，只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。其完成控制的實質(zhì)是按一定算法進行I／O變換，并將這個變換物理實現(xiàn)，應用于工業(yè)現(xiàn)場。</p><p><b>　　1. 輸入寄存器</b></p><p>　　輸入寄存器可按位進行尋址，每一位對應一個開關量，其值反映了開關量的狀態(tài)，其值

33、的改變由輸入開關量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫或進行修改。</p><p><b>　　2. 輸出寄存器</b></p><p>　　輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換

34、僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響。</p><p><b>　　3. 存儲器</b></p><p>　　存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能更改，PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運行。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運行所需要

35、的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復雜的控制功能。</p><p><b>　　4. CPU單元</b></p><p>　　CPU單元控制著I／O寄存器的讀、寫時序，以及對存儲器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。</p><p><b>　　5. 其它接口單元</b><

36、/p><p>　　其它接口單元用于提供PLC與其它設備和模塊進行連接通信的物理條件。</p><p><b>　　、</b></p><p>　　第三章 競賽搶答器的設計方案和思路</p><p>　　3.1 PLC搶答器的控制要求：</p><p>　　利用PLC設計一個競賽搶答器控制系統(tǒng), 競賽

37、搶答器能使四個隊同時參加搶答。賽場中設有1個裁判臺，4個參賽臺，分別為1號、2號、3號、4號參賽臺，分別按下賽臺上相應的按鈕時會顯示相應的結果，具體要求如下：</p><p>　　裁判員沒有按下?lián)尨鸢粹o時，若參賽者按下?lián)尨鸢粹o此時屬于提前搶答，參賽者的搶答桌上的違規(guī)燈亮且裁判臺上相應的違規(guī)燈亮。</p><p>　　當裁判員按下開始搶答按鈕時，蜂鳴器響，并開始20S倒計時，并進行時間顯示。

38、如果20S內(nèi)沒人按下?lián)尨鸢粹o，蜂鳴器停止響，無人搶答燈亮，2S后無人搶答燈滅，表示此題撤消。如果20S內(nèi)，任意賽臺上的搶答者按下?lián)尨鸢粹o，計時停止，搶答蜂鳴器停止，此時搶答桌上的搶答成功指示燈亮，裁判臺上的相應的搶答組指示燈亮。</p><p>　　當裁判員按下確認搶答有效按鈕后開始計時60S，搶答組答題，開始倒計時，當60S時間到，電蜂鳴器持續(xù)響3S。</p><p>　　當某參賽者答對

39、時，裁判員按下加分按鈕，對參賽者進行加分，且加分蜂鳴器響，每次加10分，當某人分數(shù)達到90分時，將不再加分。</p><p>　　當某參賽者答錯或超時答題時，裁判員按下減分按鈕，對參賽者進行減分，每次減10分，當某人的分數(shù)等于0時，將不再減分。</p><p>　　在某個題目結束后，裁判員按下裁判臺上的復位按鈕，搶答器恢復到原來的狀態(tài)，為下一輪搶答作好準備。</p><

40、p>　　3.2 硬件設計方案</p><p>　　3.2.1 控制特點分析</p><p>　　知識競賽搶答器通過PLC進行按控制要求編程，其主要的輸入就是通過裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號傳遞給信息分析中心（PLC），PLC將根據(jù)信號作出相應的響應。知識競賽搶答器有六個輸入信號（即六個按鈕），九個輸出信號（即五個臺燈信號、一個音響信號、三個數(shù)碼管輸出信號）。由上可知PLC共有六

41、個輸入點，九個輸出點。</p><p>　　3.2.2 I/O配線圖</p><p><b>　　輸入設備：</b></p><p>　　S1搶答啟動按鈕 I0.0 S2 1號搶答按鈕 I0.1</p><p>　　S3 2號搶答按鈕 I0.2 S4 3號搶答按鈕 I0.3</p>

42、<p>　　S4 4號搶答按鈕 I0.4 S5有效搶答按鈕 I0.5 </p><p>　　S6 加分按鈕 I0.6 S7 減分按鈕 I0.7 </p><p>　　S8 復位按鈕 I1.0</p><p><b>　　輸出設備：</b></p><p>　

43、　HL1 Q0.0 HL2 Q0.1 </p><p>　　HL3 Q0.2 HL4 Q0.3 </p><p>　　HL5 Q0.3 HL6 Q0.4</p><p>　　HL7 Q0.5 HL8 Q0.6 </p

44、><p>　　HL9 Q0.7 HL10 Q1.0 </p><p>　　HL11 Q1.1 HL12 Q1.2</p><p>　　HL13 Q1.3 HL14 Q1.4</p><p>　　HL15 Q1.5 HL16 Q1.7&

45、lt;/p><p>　　HL17 Q2.0 HL18 Q2.1</p><p>　　HL19 Q2.2 </p><p><b>　　如圖3-2</b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　3.2.3

46、答題流程圖4-1：</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　3.2.4 PLC機型的選擇步驟與原則</p><p>　　隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技

47、術經(jīng)濟指標有著重要意義。</p><p>　　PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。</p><p><b>　　PLC機型的選擇</b></p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：

48、</p><p>　　(一) 合理的結構型式</p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。</p><p>　　整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般

49、于較復雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(二) 安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設置驅(qū)動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設驅(qū)動器和遠程I／O電源；

50、多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>　　(三)相應的功能要求</p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。</p><p>　　對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，

51、具有加減算術運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。</p><p>　　對于控制較復雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。</p><p><b>　　(四)響應速度要求</b></p><p>　　PLC是為工

52、業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　(五)系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考

53、慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p><b>　　(六)機型盡量統(tǒng)一</b></p><p>　　一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：</p><p>　　１)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。</p><p>　?。?機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術

54、力量的培訓和技術水平的提高。</p><p>　　３)機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.3軟件設計方案</b></p><p>　　3.3.1設計假設：</p><p>　　開始搶答按鈕（I0.0）搶答按鈕（I0.1,I0.

55、2,I0.3,I0.4）搶答桌上的違規(guī)燈（Q0.0,Q0.1,Q0.2,Q0.3）判臺上的相應的違規(guī)燈（Q0.4,Q0.5,Q2.0.6,Q0.7）20秒計時器（T37）無人搶答燈（Q1.0）2秒計時器（T38）搶答成功燈（Q1.1,Q1.2,Q1.3,Q1.4）相應的搶答組指示燈（Q1.5,Q1.6,Q1.7,Q2.0）蜂鳴器（Q2.1）有效按鈕（I0.5）60秒的計時器（T39）3秒計時器（T40）加分按鈕（I0.6）加分蜂鳴器（Q

56、2.2）總分（AC0）減分按鈕（I0.7）。</p><p>　　3.3.2梯形圖的設計及分析：</p><p>　　1. 當主持人沒按開始搶答按鈕I0.0時，只要參賽者按下?lián)尨鸢粹o，電路接通，參賽者的搶答桌上的違規(guī)燈和裁判臺上相應的違規(guī)燈亮。</p><p>　　2. 當裁判員按下開始搶答按鈕I0.0時，對于4位參賽者的搶答指示燈和相應的搶答成功指示燈來說，他們

57、的搶答按鈕還有20S鐘的定時器是互鎖的，當其中一個人在20S按下?lián)尨鸢粹o，其他人的電路就斷開，按下?lián)尨鸢粹o也無效。當20S的斷開延時定時器到20S時，所有的搶答按鈕都無效。</p><p>　　3. 對于T37來說，T37斷開延時定時器不但受開始搶答按鈕I0.0限制還受參賽者的搶答按鈕限制的，只要有一搶答按鈕按下，T37就停止計時。</p><p>　　4. 開始搶答按鈕I0.0按下后，T

58、37接通電源的同時，常開觸點T37閉合，蜂鳴器Q2.1接通，當T37停止計時，常開觸點T37斷開，達到如果20S內(nèi)沒人按下?lián)尨鸢粹o蜂鳴器停止響和如果20S內(nèi)，任意賽臺上的搶答者按下?lián)尨鸢粹o搶答蜂鳴器停止的效果。</p><p>　　5. 當T37計時到20S時，T37常閉觸頭閉合，T38接通延時定時器接通開始計時，無人搶答燈亮，當T38到計時到2S時，T38常閉觸頭斷開，無人搶答燈滅。但對于T38而言，要達到如果

59、20S內(nèi)沒人按下?lián)尨鸢粹o無人搶答燈亮2S后無人搶答燈滅的效果還是要通過搶答按鈕的限制來保證在有人搶答時T38無效和無人搶答燈是滅的。</p><p>　　6. 當確認按鈕I0.5按下后， 60S的接通延時定時器T39開始計時，計時到60S時，斷開延時定時器T40接通開始計時，蜂鳴器響，3S后停止。</p><p>　　7. 當加分按鈕I0.6閉合，只要AC0<=90,加法器就會加10

60、，加分蜂鳴器Q2.2接通。</p><p>　　8. 當減分按鈕I0.7閉合，只要AC0>=0,減法器就會減10。</p><p>　　9. 當復位按鈕I0.7閉合，I0.0到I0.7全部復位到原來的狀態(tài)。</p><p>　　3.4程序的下載、安裝和調(diào)</p><p>　　STEP7-Micro/WIN的啟動如下圖4-2所示：<

61、/p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　STEP 7-Micro/WIN編程軟件安裝：連接S7-200 CPU 可以用PC/PPI電纜建立個人計算機與PLC之間的通信連接，如圖4-3所示：</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>　　程序的下載如下圖4-4

62、所示：</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　將各個輸入輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設備正確連接，完成硬件的安裝。競賽搶答器的程序是由西門子PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN編制完成，正常工作時程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設定在STOP狀態(tài)下，運行PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN編程軟件

63、，打開知識競賽搶答器的程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進行調(diào)試。</p><p><b>　　第四章 總 結</b></p><p>　　在老師和同學的幫助下做完了畢業(yè)設計的工作，由于自己知識的缺乏及能力的有限，仍沒有能夠?qū)崿F(xiàn)像開題報告中那樣帶有語音識別等功能的補充與完善。但是通過這次的畢業(yè)設計，我能運用已學的知識解決我在設計中遇到的問題，使自己的動手能力和思考問題

64、的能力得到了很大的提高。在做設計的過程中我查閱了很多的資料，并認真的閱讀這些與我的設計相關的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的儲備量也有所增加。在做設計時，我復習了很多專業(yè)課的知識，這使得我的專業(yè)知識在離校之前得到了鞏固。整個設計通過了軟件和硬件上的調(diào)試、仿真。我想這對于自己以后的學習和工作都會有很大的幫助的。在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題

65、不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。</p><p>　　但是，通過這次設計我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的很不牢固，所掌握的西門子應用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學習中得到改善。而且，通過這次設計，我懂得了學習的重要性，學會了堅持和努力，這將為以后的學習做出了最好的榜樣！同時，該設計也有不足之處，缺少了答題計分等功能

66、。我將會在以后的學習中繼續(xù)學習。</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時光如流水，轉(zhuǎn)眼之間就到了離別的季節(jié)。兩年多的時間就這樣過去了，我即將向軟件學院告別。兩年多之間，校園發(fā)生了太多改變，我也在不斷地成長，眼看著離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的完成也隨之進入了

67、尾聲，盡管不舍，卻更珍惜，因為我的生命中有那么多可愛的人值得感激。他們使我的大學生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財富。</p><p>　　大學生活不知不覺中就要結束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這個大學的最后一頁里，首先感謝黨、感謝學校給我們提供這個能自我展示的平臺，感謝我的指導劉娟教師，你從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對我進行指導。給我提供

68、了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤，修改論文。謝謝那些教過我的老師，從大一到大三是你們的悉心教導、孜孜不倦我們才能順利的完成學業(yè)，在我三年的學習中，無私傳授我們知識，是你們將自己寶貴的財富無私地奉獻給了我們，讓我們能在學業(yè)上有所成績；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，教給我們知識，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈?！在此，我還要感謝寢室的同學們在我完成論文的過程中給予我的幫助和鼓勵，也是她們陪我度過這三年的生活。還有身邊

69、的你們，我至親至愛的朋友們，我們一起走過了這段青春年華！</p><p><b>　　謝謝！</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 廖常初.PLC的編程方法與工程應用[M].重慶大學出版社，2001.第7頁 </p><p>　　[2] 鐘肇新等.可編

70、程控制器原理及應用[M].華南理工大學出版社，2008.第11頁</p><p>　　[3] 賀哲榮、流行PLC實用程序及設計[M].西安電子科技大學出版社，2006.</p><p>　　[4] 謝克明，夏路易.可編程控制器原理與程序設計[M] .電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[5] 廖常初，PLC的順序控制編程方法。工業(yè)自動化（香港），1

71、997。第54頁</p><p>　　[6] 張萬忠等.電器與PLC控制技術.化學工業(yè)出版社,2002.第80頁</p><p>　　[7] 高欽和.可編程控制器應用技術與設計.人民郵電出版社,2001.第3頁</p><p>　　[8] 路林吉.PLC應用開發(fā)技術與工程實踐.人民郵電出版社,1999.第5頁</p><p>　　[9]

72、 西門子公司.SIMATIC S7-200T系統(tǒng)手冊,2002.第101頁</p><p>　　[10] 段然.可編程控制技術采樣機控制系統(tǒng)中的應用研究.西北工業(yè)大學，2001. 第86頁</p><p>　　[11] 陳立定,吳玉香.電氣控制與可編程控制器.華南理工大學了版社，2001</p><p>　　[12] 路林吉,王堅，江龍康.可編程控制器原理及

73、應用.清華大學出版社，2002</p><p>　　[13] 齊從謙,王士蘭.PLC技術及應用.機械工業(yè)出版社，2000.第79頁 </p><p>　　[14] 平志韓.可編程序控制器及其在包裝機械中的應用初探.1989.第60頁 </p><p>　　[15] 王化祥.自動檢測技術.北京：化學工業(yè)出版社，2004：第176-180頁 </p>