现场总线基于s7300的四路抢答器模拟仿真.docx
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现场总线基于s7300的四路抢答器模拟仿真
新疆农业大学机械交通学院
《现场总线技术》大作业
STEP7仿真
题目：
四路抢答器模拟设计
专业班级：
电气132班
学号：
220130643
学生姓名：
王健盛
指导教师：
张燕
时间：
2016年5月
四路抢答器模拟设计
学生姓名：
王健盛指导老师：
张燕
1.1选题背景和设计目的
抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。
本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个主持人台，4个参赛台，分别为1号、2号、3号、4号参赛台.总体设计选用西门子PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。
特点：
价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。
1.2四路抢答器的工作原理
我所设计的PLC智能抢答器是适合四个人抢答的四路抢答器，现在以四路抢答器为例。
4人抢答器有5个按钮作为输入信号，分别接I0.1、I0.2、I0.3、I0.4，主持人的复位按钮I0.5与启动按钮对应I0.6，违规输出灯为Q0.1。
要求：
1.当主持人按下启动按钮后开始抢答，并限定时间，最先按下按钮的由7段数码显示管显示该台台号，其他抢答按钮无效。
2.如果在限定的时间内各参赛选手在30秒内没有按下抢答按钮，此后再按下抢答按钮则无效。
3.如果主持人未按下启动按钮之前，有人按下抢答按钮，则属违规，在显示该台台号时，违规指示灯亮，其它抢答按钮无效；4.各台台好数字显示的消除，及违规指示灯的关断，都要通过主持人去按下复位按钮。
工作原理图如图1.1所示。
图1.1四路抢答器工作原理图
2.1控制系统选取
抢答器对时间间隔的要求很高，而且多在会议、答辩赛等一些正规的需要进行抢答的场合中使用，所以对设备的精准性和可靠性要求很高。
为此，我们对将采用的控制系统进行了全面的分析对比。
可编程控制器（PLC）是由工业微型计算机、输入,输出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：
1、可靠性高：
由于可编程控制器的输入,输出端口均采用继电器或光电耦合器件，采取了隔离和抗干扰措施，使其具有很高的抗干扰能力，因而能在恶劣环境下可靠工作。
2、体积小：
由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。
3、通用性好：
由于可编程控制器采用模块化结构，一般有CPU模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等，可以用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性。
4、使用方便：
对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入、输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。
基于可编程控制器的上述优点能够适应和满足立体车库高性能的使用要求，所以我确定该控制系统为PLC（西门子S7-300系列）。
2.2控制系统的硬件组成
抢答器控制系统有4个答题人抢答按钮，一个主持人复位与开始按钮，5个抢答信号灯，5个输入信号，5个输出信号，PLC系统可选择以下配置。
1）PS307（5A）电源模块一只，6ES7307-1EA00-0AA0。
2）CPU315T-2DP
（1）模块一只，6ES7315-1AF03-0AB0。
3）DI8/DO8*24V/0.5A数字输出模块一只，6ES7323-1BL00-0AA0。
2.3硬件组态
如图2.1所示。
图2.1PLC硬件组态
抢答器控制系统的I/O端子分配如表2.2所示：
图2.2PLCI/O端子分配表
第三章控制程序设计
3.1控制要求
参与抢答的四人中只要一人按下抢答按钮，便会接通本组抢答信号灯，改组的抢答信号灯亮，告诉主持人和观众该组获得抢答权，同时切断其他各组信号灯电路；其他组的答题人不能继续抢答，每题的答题时间为5秒，不论答题人是否回答完整，都将进入下一轮抢答，这时主持人第一次按下SB5按钮，清除上一轮抢答信号，主持人的信号灯亮，当主持人再次按下SB5按钮，主持人信号灯灭，这时下一轮抢答开始，选手开始抢答。
3.2功能FC1和FC2的程序设计
3.2.1功能FC1的程序设计
SB1按钮可以作为SR触发器的置位信号，而且要串入其他3路的互锁信号，否则就不止一盏灯亮，中间储存位地址为M0.0.其他3路的工作原理相同，中间存储地址分别为M0.1、M0.2、M0.3，FC1程序如图3.1，图3.2，图3.3，图3.4所示。
如果置位和复位信号同时满足，复位信号优先，即主持人优先。
图3.1第一组抢答成功
图3.2第二组抢答成功
图3.3第三组抢答成功
图3.4第四组抢答成功
3.2.2功能FC2的程序设计
在FC2中，设计SB5的下降沿触发接通延时定时器T1，在FC1中每一路串入T1的常闭触点。
SB5的上升沿用于复位定时器T1，为下次延时做准备，如图3.5，图3.6，图3.7，图3.8，图3.9，图3.10所示。
图3.5
图3.6
图3.7
图3.8
图3.9
图3.10
3.3OB1的程序设计
抢答器程序采用模块式结构，在组织块OB1中编写主程序，FC1、FC2在其中是子程序，主程序如图3.11所示。
图3.11OB1中的主程序
3.4利用仿真程序对程序进行方案调试
完成了四路数字抢答器的控制系统的程序后，用仿真工具PLCSIM进行调试。
3.4.1打开仿真工具PLCSIM
如图3.12所示。
图3.12打开仿真工具
3.4.2下载PLC硬件信息和PLC控制程序程序
如图3.13所示。
图3.13下载程序到仿真系统
3.4.3调试四路抢答器PLC控制系统
抢答开始，第一组选手抢答成功，如图3.14所示。
图3.14第一组选手抢答成功
第一组选手抢答成功5秒时间到，第一组灯熄灭，进入下一题，如图3.15所示。
图3.15回答时间5秒到
上一题回答后，进入下一题，主持人清除上一轮抢答信号，HL5亮，如图3.16所示。
图3.16主持人清除上一轮信号
主持人再次按下SB5，下一轮抢答开始，HL5熄灭，如图3.17所示。
图3.17主持人再次按下SB5，下一轮开始
实验心得
本次实验让我掌握了SIMATICS7-300/400PLC的设计的基本知识，学会了这个软件的安装，使用及调整。
同时，在同学的帮助下，我也学到了以前在课堂上所没有学到的知识。
本次设计通过利用PLC（ProgrammableLogicController）对PLC控制的四路数字抢答器进行控制。
我对本次设计经过了全面的思考，整理总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路数字抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、计时及输出显示功能等。
我选用了SIMATICS7-300作为本次设计的PLC。
通过多次对程序的修改和仿真调试，最终实现了基于S7-300的数字抢答器的设计。
仪器不了解可能是最困难、最关键、最易出错及最需要沟通交流的活动。
对仪器往往有错误的认识：
不知道需要什么器件，实际上仪器并不是想象的这样简单，这条沟通之路布满了荆棘。
首先需求获取仪器范围，系统的边界往往是很难明确的，用户不了解软件的细节，这样造成了仪器的混淆。
书到用时方恨少，知识到用的时候，怎么也想不起来，实在是很痛苦的一件件事。
这次实验就恰恰说明了我的平时的知识不够扎实，也曝露出了我的一些态度问题，为了以后的工作生活和学习能够不再遇到这类问题，我想我是应该做出一些改变了。
所以，我又重新将书仔仔细细的看了一遍。
经过几周的时间，在各位老师、同学的帮助下，在我的不断努力下，我的仿真终于完成了。
从设计中我学到许多知识，也理解了做任何事都要细心的道理。
知识的积累是一点一滴的，在设计中我也感受颇深。
在此我要真诚的感谢老师给予我的指导在这次设计中我也遇到了许多困难得到了学校里其他同学的帮助和指导。
最后，我深刻的认识到我自身的不足，英语水平不够每次遇到问题都要查半天单词才能够解决问题。
我的专业知识也不足，遇到一些专业性的问题，总是不能顺利的给出答案，都需要查阅文档以及课本来解决问题，并且有时还需要向同学提问，讨论才能得出答案。
不过这也是增长我自身知识的好机会，只有像这样的解决困难才能知道我在哪些地方有不足的地方，才能让我自己更上一层楼。
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