基于PLC的抢答器设计和制作文档格式.docx
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3.2CPU处理模块2
3.3智力抢答器的I/O分配4
3.4智力抢答器的外部接线5
4、智力抢答器机软件设计7
4.1编程软件介绍7
4.2智力抢答器程序设计及分析7
4.2.1选手的抢答的设计7
4.2.2加分减分和数码管显示的设计11
5、智力抢答器监控界面的设计15
5.1组态软件的概述15
5.2定义数据词典15
5.3用户界面的制作16
5.4命令语言的编写17
6、程序调试24
7、实验体会24
1、绪论
当今社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。
而现在的抢答器有着数字化，智能化的发展方向，这就必然的提高了抢答器的成本。
鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的抢答器，必然有大市场。
本抢答器通过十分巧妙的设计实现了抢答的功能。
与其他抢答器电路相比较，有着结构清晰，成本比，制作方便等优点。
我们采用了数码灯直接显示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，因而，本抢答器有着显示直观，特别方便的特点
2、系统工作原理
系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效；
抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L2、L3、L4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效；
主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；
直至又有一队抢先按下各自的抢答按键；
如图1：
图1智力抢答器控制原理图
3、抢答器的硬件配置
3.1PLC简介
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制.随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。
3.2CPU处理模块
CPU222
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点.可连接2个扩展模块，最大扩展至78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点.6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。
CPU224
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点.可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
16K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。
I/O端子排可很容易地整体拆卸.是具有较强控制能力的控制器。
CPU224XP
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点.22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。
是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
CPU226
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点.可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
26K字节程序和数据存储空间。
2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。
可完全适应于一些4复杂的中小型控制系统。
CPU224模块输入、输出单元的接线图如图2所示。
。
图2CPU224模块输入、输出单元的接线图
3.3智力抢答器的I/O分配
本系统需要8个输入点和14个输出点。
根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括启动按钮、复位按钮、加分按钮、减分按钮、甲乙丙丁抢答按钮等。
输出信号包括主持人灯、甲乙丙丁灯、报警灯、数码管显示灯等。
其I/O分配如表1所示。
表1元件地址I/O分配
PLC地址（PLC端子）
电气符号
（面板端子）
功能说明
I0.0
SD
启动（SD）
I0.1
S1
甲按钮
I0.2
S2
乙按钮
I0.3
S3
丙按钮
I0.4
S4
丁按钮
I0.5
SR
复位按钮
I0.6
加分按钮
I0.7
减分按钮
Q0.0
主持人灯
Q0.1
L1
甲灯
Q0.2
L2
乙灯
Q0.3
L3
丙灯
Q0.4
L4
丁灯
Q1.0
报警灯
Q2.0
A
数码管A
Q2.1
B
数码管B
Q2.2
C
数码管C
Q2.3
D
数码管D
Q2.4
E
数码管E
Q2.5
F
数码管F
Q2.6
G
数码管G
Q2.7
H
数码管H
3.4智力抢答器的外部接线
主持人按钮启动按钮、复位按钮分别与PLC输入点I0.0、I0.5相连，甲乙丙丁抢答按钮分别与PLC输入点I0.1、I0.2、I0.3、I0.4相连，加分减分按钮分别与PLC输入点I0.6、I0.7相连，主持人灯、甲乙丙丁灯分别与PLC输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4相连，报警灯与PLC输出点Q1.0相连，数码管与PLC输出点Q2.0到Q2.7相连，外部接线图如图3所示。
图3PLC外部接线图
4、智力抢答器机软件设计
4.1编程软件介绍
STEP7编程软件用于SIMATICS7、C7和M7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具.为了在PC机上使用STEP7，必须配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机接入MPI或PROFIBUS网络，以便下载和上载用户程序及组态数据。
STEP7允许多个用户同时处理一个工程项目，但不允许许多个用户同时对一个项目进行写操作（如程序及组态数据的下载）。
4.2智力抢答器程序设计及分析
4.2.1选手的抢答的设计
在设计中应用了常开触点、常闭触点、置位和复位等指令来实现功能。
在比赛时，当主持人按下开始抢答按钮后，抢答灯亮，允许各选手抢按抢答按钮，一旦有人抢先按下抢答按钮，则开始抢答灯灭，该选手面前的抢答灯长亮，其他选手再按抢答按钮无效。
其梯形图如下：
程序分析：
主持人按下启动按钮I0.0时，主持人灯Q0.0=1，M1.0=1，甲乙丙丁可以开始抢答，定时器T37开始计时，如果在10秒内甲乙丙丁没有抢答，Q1.0=1进行报警。
如果主持人没按下开始按钮，Q0.0=0，甲乙丙丁开始抢答，有一个按下时C0=1，这时Q1.1=1开始报警。
在甲乙丙丁抢答过程中，甲乙丙丁灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4形成自锁和互锁功能实现优先者抢答。
当甲乙丙丁按钮I0.1、I0.2、I0.3、I0.4按下时将主持人灯Q0.0复位Q0.0=0。
当I0.5按下时，将报警灯Q1.0，Q1.1复位（Q1.0=0，Q1.1=0），将主持人灯Q0.0=1，M1.0=1进行重新抢答。
4.2.2加分减分和数码管显示的设计
在设计中应用了常开触点、加减计数器、IB转换器和SEG转换器等指令来实现功能。
在甲乙丙丁抢答过程中，主持人分别对甲乙丙丁进行答题的加减分，并将其对应的分在数码管上显示。
当甲乙丙丁抢答时，有其对应的灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是1时，主持人可通过I0.6、I0.7可对其加减分。
C1、C2、C3、C4分别表示甲乙丙丁的积分情况，将计数器中的字通过IB转换器转换成高8位低8位的字节，将低8位给中间寄存器MB0，MB0通过SEG转换器转换成数码管显示的数字。
5、智力抢答器监控界面的设计
5.1组态软件的概述
组态软件，又称组态监控软件系统软件。
译自英文SCADA，即SupervisoryControlandDataAcquisition（数据采集与监视控制）。
它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。
它们处在自动化控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及工程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称运动系统（RTUSystem，RemoteTerminalUnit）。
5.2定义数据词典
在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。
本系统实时数据的定义如表2所示。
表2 数据词典的定义
变量名
数据类型
PLC地址
I/O离散
M0.0
M0.6
M0.7
M0.1
M0.2
M0.3
M0.4
重新开始按钮
M0.5
报警计时器
内存整型
甲积分器
乙积分器
丙积分器
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