基于S7-300抢答器的控制设计

XXXXXXXXX学校毕业设计（专业：）课题编号______________课题名称______________班级______________学员姓名______________指导教师______________1目录一、前言...........................................................................................................................................2二、设计要求...................................................................................................................................32.1设计说明............................................................................................................................32.2设计要求............................................................................................................................3三、设计方案...................................................................................................................................43.1硬件设计............................................................................................................................43.1.1PLC的工作原理.......................................................................................................43.1.2控制要求分析..........................................................................................................53.1.3系统结构.................................................................................................................63.1.4工作流程图.............................................................................................................73.1.5硬件电路图.............................................................................................................83.1.6元件布置图.............................................................................................................93.2软件设计..........................................................................................................................103.2.1I/O地址分配表......................................................................................................103.2.2梯形图说明...........................................................................................................10三、元器件的选型.........................................................................................................................13四、总结.........................................................................................................................................14五、参考文献.................................................................................................................................15附录................................................................................................................................................16附录一程序梯形图...............................................................................................................16附录二电气原理图...............................................................................................................20附录三元件布置图...............................................................................................................212一、前言近年来随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时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，在各行各业中的应用日益广泛普及。实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。近年来，PLC以其结构灵活，传输质量高、速度快、带宽稳定，性价比高，工期短，可扩展性和可管理性更强，适用面广得到了广泛的应用，而本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公平、公正、公开。3二、设计要求2.1设计说明设立主席台一个、五个抢答器。当主席台先发出抢答时，各抢答器才能生效，否则，即使按下抢答器按钮也无任何反应。在抢答时，先按下的显示灯亮，并且响铃，灯闪烁三次后一直亮，直至主席台按下复位按钮，后按下者没有任何反应。2.2设计要求1.采用PLC控制，直流24V电源自行设计。2.画出电气工作原理图、元件布置图、元件安装图、梯形图、工作流程图、PLC程序。3.元器件及材料选择、型号、数量、名称。4.在满足控制要求的情况下，尽量减少电器元件。5.保证控制线路的可靠、安全。6.线路应具有必要的保护环节。4三、设计方案3.1硬件设计3.1.1PLC的工作原理PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。循环扫描过程如图表1所示：工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。PLC出现后就受到普遍的重视,其应用发展也十分的迅速,原因在于和现有停止内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理图表1循环扫描流程图5的各种控制方式相比,它有一系列的优点。1.可靠性高,抗干扰能力强。在恶劣的工作环境下，工业生产对控制设备的可靠性提出很高的要求。PLC是专为工业控制而设计,由于采取了一系列措施,使PLC控制系统的平均无故障间隔时间一般能达到4～5万小时,远远超过传统继电器控制控制系统。保证PLC工作的可靠性高、抗干扰能力强的主要措施是:(1)采用循环扫描、集中采样,集中输出的工作方式。(2)硬件设计采用模块式结构并采取屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路。(3)软件设计中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现各种故障的诊断、处理、报警显示及保护功能.因此PLC优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境。2.编程简单、易于掌握。这是PLC优于微机的另一个特点。梯形图编程方式是PLC最常用的编程语言。它与继电器控制原理图类似，具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。3．组合灵活使用方便。由于它采用标准化得到通用模块结构，能灵活方便地组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。4．功能强，通用性好现代PLC具备很强的信息处理功能和输出控制能力，它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制。5．开发周期短，功率高，维护方便PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计周期大大缩短，同时维护也变得容易起来。6．体积小，重量轻，工耗低。随着电子技术的发展和应用领域日益扩大，PC技术及其产品仍在继续发展，其结构不断改进，功能日益增强，性价比越来越高。3.1.2控制要求分析当主持人按下启动开关后，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动电路发出声6音，并且使指示灯先亮三次，然后常亮。此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效。当主持人两次按下启动开关，系统清零。3.1.3系统结构本次设计可大致分为2大部分：抢答部分、响铃及亮灯部分。在抢答设计中，要有自锁和互锁控制，自锁是为了保持信号长期有效，互锁是为了对组间不影响。指示灯亮环节是本次设计的难点，采用计数器累计计数，定时器组合使用来控制指示灯的闪烁。系统控制结构框图如下图表2所示：PLC开始按钮（主持人）响铃抢答按钮（选手）指示灯图表2系统结构框图73.1.4工作流程图开始抢答响铃+灯亮3次灯长亮图表3工作流程图83.1.5硬件电路图图表4电气原理图93.1.6元件布置图图表5元件布置图103.2软件设计3.2.1I/O地址分配表表格1I/O地址分配表编程元件元件地址符号传感器/执行器说明数字量输入DC32×24VI0.0SB11常开按钮开始/停止按钮I0.1SB21常开按钮抢答1按钮I0.2SB22常开按钮抢答2按钮I0.3SB23常开按钮抢答3按钮I0.4SB24常开按钮抢答4按钮I0.5SB25常开按钮抢答5按钮I0.6SB12常开按钮复位按钮数字量输出DC32×24VQ4.0Speaker