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1、湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)1目录摘要.1第一章 绪论.21.1 课题的研究背景及意义.21.2 PLC 及抢答器的发展概况.21.3 课题研究的内容.3第二章 抢答器的实现工具.42.1 PLC 的功能特点.42.2 PLC 控制系统组成.62.2.1 硬件的组成.72.2.2 软件的组成.8第三章 硬电路设计.133.1PLC 机型选择步骤与原则.133.2 控制要求分析.153.3 设计要求.153.4 I/O通道分配及 I/O 接线图.16第四章 设计梯形图程序.184.1 控制要求.184.2 工作过程.214.3 程序的下载、安装和调试.22第五章结论.23致
2、谢.24参考文献.25湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)2第一章 绪 论1.1 课题的研究背景及意义抢答器来越多的出现在我们的学习生活和电视节目中，例如在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛，就会用到抢答器，抢答器是能够在任何比赛及竞争性的游戏中体现公平、公正的电子装备，在各项中不仅可以准确、公正和直接地判断出第一个抢答者是谁，还有助于锻炼参赛者的掌握知识的能力、思维反应能力、语言表达能力、心理承受能力。但如果在比赛中，做不到严格意义的公正，会挫伤选手的积极性，达不到比赛的真正目的。随着电子技术的迅速发展，通过人为判断抢答器顺序这种古老的方法早已被现在先进的电子产品所取代。现在的
3、电子抢答器虽然制作方法不同，但基本设计实现色功能都大同小异，无外乎需要设计一个竞赛抢答器，要求具有任意路抢答输入，能够识别最先抢答的信号，显示该分台号；对回答问题所用地时间进行计时、显示、超时报警；可以预置回答问题的时间；同时具有复位功能，倒计时启动功能等等的主要实现功能。1.2 PLC 及抢答器的发展概况产品规模向大、小两个方向发展大：I/O 点数达 14336 点、32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化；小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本；LC 在闭环过程控制中应用日益广泛；加强通讯功能；新器件和模块不断推出高档的 PLC 除
4、了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块；编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC 指令系统；发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式；追求软硬件的标准化。基于 PLC 的抢答器控制系统，可以根据 PLC 修改程序方便这一特点，随意调整设置的时间或者控制系统的工作状态，如果对外部电路稍加修改，或者在系统程序中加入分支，可以把八路抢答器变为更多的抢答器，比如十位、十六位或者二十位
5、等。如果将手动按钮变为触摸屏，可以使抢答器更为简单方便，如果去除系统中的限时湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)3功能，还可以把抢答器改为呼叫器，能够在医院病房、宾馆客房、写字办公室、工厂生产车间等多种地方使用。1.3 课题研究的内容系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件部分包括控制结构框图外部接线图，然后对硬件进行调试，测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划，然后进行具体设计，包括各模块的流程图，I/O 分配，梯形图设计等，最后是对软件进行调试，测试，达到
6、所需功能要求。在系统设计中设计方法的选用是系统能否成功的关键。硬件电路是采用结构系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择可编程的 PLC，并确保与之配套的电器元件，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出电器元件的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用西门子 S7-200 系列 PLC。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)4第二章 抢答器的实现工具2.
7、1 PLC 的功能特点从讨论 PLC 的工作原理知，PLC 的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠运行存储于它的内存中的程序实现。它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路；而是靠信息过程，用软逻辑联系。它的工作基础是用好信息。信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了 PLC 的基本特点。下面介绍 PLC 的四个特点：2.1.1 功能丰富PLC 的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运
8、算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O 继电器，可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以至 10 几万。这意味着它可进行这么多 I/O 点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器，怎么不多！它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保
9、持的，即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。PLC 还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入可键入，可以读卡入，等等。PLC 还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。PLC 还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度，提供了方
10、便。丰富的功能为 PLC 的广泛应用湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)5提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像 PLC 这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。2.1.2 使用方便用 PLC 实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：首先 PLC 控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！其次 PLC 的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且，这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，PLC 厂家多有现货供应，市场上
11、即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。正因如此，用可编程序控制器才有这个可字。对软件讲，它的程序可编，也不难编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。2.1.3 工作可靠用 PLC 实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为 PLC 在硬件与软件两个方面都采取了很多措施，确保它能可靠工作。事实上，如果 PLC 工作不可靠，就无法在工业环境下运用，也就不成其为 PLC 了。1、在硬件方面：PLC 的输入输出电路与内部 CPU 是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且，CPU 板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保 PLC 程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。PLC 使用的元器件
12、多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC 能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保 PLC 耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏 50 多度，有的 PLC 可高达 8090 度。有的 PLC 的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O 模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很
13、高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)62、软件方面：PLC 的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的冒险竞争，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了 PLC 对应急情况的及时响应，使 PLC 能可靠地工作。为监控 PLC 运行程序是否正常，PLC 系统都设置了看门狗（Watchingdog）监控程序。运行用户程序开始时，先清看门狗定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超时（一般不超过 100ms），则报警。严重超时，还可使 PLC停止工作
14、。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时，则重复起始的过程，PLC 将正常工作。显然，有了这个看门狗监控程序，可保证 PLC用户程序的正常运行，可避免出现死循环而影响其工作的可靠性。PLC 还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对 PLC 的工作状况，以及 PLC 所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。PLC 每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。正是 PLC 在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了 PLC 具有可靠工作的特点。
15、它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。曾有人做过为什么要使用 PLC 的问卷调查。在回答中，多数用户把 PLC 工作可靠作为选用它的主要原因，即把 PLC 能可靠工作，作为它的首选指标。2.1.4 经济合算高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现，也是高新技术生命力之所在。PLC 也是如此。尽管使用 PLC 首次投资要大些，但从全面及长远看，使用 PLC 还是经济的。这是因为：使用 PLC 的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；使用时省电，运行费少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还
16、可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。2.2 PLC 控制系统组成PLC 基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为 I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)7块组成，见图 2-1。PLC 内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成 PLC 控制系统。图 2-1 PLC 的基本组成2.2.1 硬件的组成1、中央处理单元CPU 作为整个 PLC 的核心，起着总指挥的作用。CPU 一般由控制电路、运
17、算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU 的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。2、存储器存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有 RAM、EPROM 和 EEPROM。RAM 是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在 RAM 中的用户程序可方便地修改。RAM 存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜
18、的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM 都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3、输入输出单元湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)8I/O 单元实际上是 PLC 与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O 单元有良好的电隔离和滤波作用。接到 PLC 输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC 的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。4、电源PLC 电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压
19、。PLC 内有一个稳压电源用于对 PLC 的 CPU 单元和 I/O 单元供电。5、编程器编程器是 PLC 的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入 PLC 的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视 PLC 的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对 PLC 编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。PLC 采用循环扫描的工作方式，在 PLC 中用户程序按先后顺序存放，CPU 从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。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
20、。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。2.2.2 软件的组成PLC 控制系统的软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。如图 2-2 是 PLC 内部工作示意图。2.2.2.1 PLC 系统软件与工作过程PLC 系统软件是 PLC 工作所必须的软件。在系统软件的支持 PLC 对用户程序进行逐条的解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始又开始新的一轮扫描。PLC 的这种工作方式就称之为循环扫描
21、。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)9图 2-2 PLC 内部工作示意图值得注意的是在继电器控制系统中，一个继电器的线圈被接通或断开，继电图 2-2 是 PLC 内部工作示意图接触器的所用触点（常开触点和常闭触点）都会立即动作。但在 PLC 中，由于采用的是循环扫描的工作方式，所用只图 2-2 是 PLC 内部工作示意图有扫描到“线圈”湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)10值得注意的是在继电器控制系统中，一个继电器的线圈被接通或断开，继电器的所有的触点（常开触点和常闭触点）都会立即动作。但在 PLC 中，由于采用的是循环扫描的工作方式，所有只有扫描到线圈的触点时
22、，才会动作，没有扫描到时，触点就不会动。并且 PLC 扫描一次用户程序的时间即扫描周期与拥护程序的长短和扫描速度有关，一般为 1ms 至几十毫秒。现以举例来说明 PLC 扫描的工作过程，如上图在没有扫描之前，PLC 首先应保证自身的完好性。接通电源之后，为消除各元件状态的随机性，进行清零或复位处理，检查 I/O 单元连接是否正确，再执行一段程序。使它涉及到各种指令和内存单元，如果执行的时间不超过规定的时间范围，则证明自身完好，否则系统关闭。上述操作完成后，将时间监视定时复位，才允许扫描用户程序。公共操作是在每次扫描程序前又一次自检，若发现故障，除了报警显示灯亮之外，还判断故障性质。一般性故障，
23、只报警，不停机，等待处理；对于严重故障，则停止运行用户程序，此时 PLC 切断一切输出。数据 I/O 数据输入/输出操作有的称为 I/O 状态刷新。它包括两种操作：一是采样输入信号（即刷新输入状态的内容）；二是送出处理结果（即按输出状态表的内容刷新输出电路）。PLC 数据 I/O 如图 2-3 所示：图 2-3 PLC 数据 I/O 示意图湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)11(1)输入映象存储器及刷新。由上图所示可知送入 PLC 端子上的输入信号，经过电隔离，电平转换，滤波处理后，进入缓冲器内 CPU 的采样。在 PLC 的存储器有一个专门存放 I/O 数据区，其中对应输入端
24、子的数据区，称之为输入映象存储器。当CPU 采样时，输入信号由缓冲区进入映象区。接着就是数据输入或输出状态刷新。只有在采样刷新的时刻，输入映象存储器中的内容才与输入信号（不考虑电路固有的惯性和滤波滞后影响）一致，其他时间范围输入信号变化是不会影响映象存储器的内容的。由于 PLC 扫描周期一般只有几十毫秒，所以两次采样时间很短，对一般开关量来说，可以认为没有因间断采样引起的误差。即认为输入信号一旦变化，就能立即进入输入映象的存储器内。(2)输出映象存储器及输出状态刷新。同样道理，CPU 不能直接驱动负载。按用户程序要求及当前输入状态，要保持到下次刷新为止。同样，对于变化较慢的控制过程来说，因为两
25、次刷新的时间间隔和输出电路的惯性时间常数一般才几十毫秒，可以认为输出信号是及时的。2.2.3 应用软件PLC 控制系统的应用软件是指为完成 PLC 实际控制任务而编制的各种软件。随着PLC 应用领域范围的不断扩大，应用水平的提高，PLC 应用软件也大大丰富起来了。PLC 应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有很大不同，PLC 应用软件有以下几个特点：1、应用软件设计必须与生产工艺紧密结合。生产工艺要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生产过程，由于各种设备的工艺参数不一样，控制实现的方式也不一样。所以程序设计人员必须深入现场，严格遵守生产工艺的具体要求来设计应用程序。2、应用软件与硬
26、件紧密相关。软件设计人员不能抛开硬件配置和系统孤立地考虑软件设计。设计必须根据硬件系统，接口的实际情况进行相应的程序设计。3、PLC 应用软件的设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等多种知识。特别是 PLC 网络的出现，PLC 控制系统不再是一个单独的装置。在控制系统中，可能包括有多台不同型号的 PLC，计算机，外围设备等。因此在进行软件设计时，实现和处理某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术。因此，应用程序中不仅有 PLC 程序，还有计算机程序和通信网络程序等。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)122.2.4 编程语言及编程支持工具软件PLC 有多种编程语言：
27、梯形图语言，助记符语言，逻辑功能图语言，布尔代数语言和某些高级语言。现在世界上各个 PLC 生产厂家都研制了自己的 PLC 编程支持工具软件和监控组态软件。用户可以根据自己的需要利用这些软件来改善软件的开发环境。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)13第三章 硬件电路设计3.1PLC 机型选择步骤与原则PLC 机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的；其它情况则最好选用模块式结构的。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，
28、一般其控制速度无须考虑，因此，选用带转换、转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。(1)合理的结构型式PLC 主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式 PLC 的每一个 IO 点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式 PLC 的功能扩展灵活方便,在 IO 点数、输入点数与输出点数的比例、IO 模块的种类等方面选择余地大，且维
29、修方便，一般于较复杂的控制系统。本设计系统结构型式选择模块式(2)安装方式的选择PLC 系统的安装方式分为集中式、远程 IO 式以及多台 PLC 联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程 IO 硬件，系统反应快、成本低；远程 IO 式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程 IO 可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程 IO 电源；多台 PLC 联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型 PLC，但必须要附加通讯模块。(3)相应的功能要求一般小型(低档)PLC 具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控
30、制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带 AD 和 DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档 PLC。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)14对于控制较复杂，要求实现 PID 运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档 PLC。但是中、高档 PLC 价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。4、响应速度要求PLC 是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次 PLC 的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用 PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑 PLC 的响应速度，可选用具有高速
31、IO 处理功能的 PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的 PLC 等。5、系统可靠性的要求对于一般系统 PLC 的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。6、机型尽量统一一个企业，应尽量做到 PLC 的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。2)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。PLC 的容量包括 IO 点数和用户存储容量两个方面。而且 IO 点数和用户存储容量
32、有结构和功能的选择。1、IO 点数的选择PLC 平均的 IO 点的价格还比较高，因此应该合理选用 PLC 的 IO 点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的 IO 点最少，但必须留有一定的裕量。通常 IO 点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上 1015的裕量来确定。2、存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与 PLC 系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差 25之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)15PLC 的 IO
33、点数的多少，在很大程序上反映了 PLC 系统的功能要求，因此可在IO 点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加 2030的裕量。存储容量（字节）开关量 IO 点数10 模拟量 IO 通道数100另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。3.2 控制要求分析当主持人打开启动开关后，在设定时间 TO 内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响，指示灯亮，并且在 8 段数码管显示器上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效。在抢答成功后，主持人打开限时开关 SW2，启动计时器，在设定的时间 TI 内回答有效，当到达设定时间 10s 时，则定时器复位
34、，表示答题时间到。3.3 设计要求1）抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 SB0SB7 表示。2）设置一个系统清除和抢答控制开关 REST/START，该开关由主持人控制。3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，并保持到主
35、持人将系统清除为止。6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)163.4 I/O 通道分配及 I/O 接线图表 3-1 I/O 点的分配与编号控制信号信号名称元件名称元件符号地址编号输入信号主持人开始开关常开按钮SI0.01 号选手按纽常开按钮S0I0.12 号选手按纽常开按钮S1I0.23 号选手按纽常开按钮S2I0.34 号选手按纽常开按钮S3I0.45 号选手按纽常开按钮S4I0.56 号选手按纽常开按钮S5I0.67 号选手按纽常开按钮S6I0.78 号选手按钮常开按钮S7I1.0主持人复位开关常开按钮S8I1.1
36、输出信号扬声器接触器KM1Q0.0数码显示 0 LED 管的 a 端LED 显示管端子-Q0.1数码显示 0 LED 管的 b 端-Q0.2数码显示 0 LED 管的 c 端-Q0.3数码显示 0 LED 管的 d 端-Q0.4数码显示 0 LED 管的 e 端-Q0.5数码显示 0 LED 管的 f 端-Q0.6数码显示 0 LED 管的 g 端-Q0.7数码显示 1 LED 管的 a 端LED 显示管端子-Q1.0数码显示 1 LED 管的 b 端-Q1.1数码显示 1 LED 管的 c 端-Q1.2数码显示 1 LED 管的 d 端-Q1.3数码显示 1 LED 管的 e 端-Q1.4数
37、码显示 1 LED 管的 f 端-Q1.5数码显示 2 LED 管的 g 端-Q1.6数码显示 2 LED 管的 a 端LED 显示管端子-Q2.0数码显示 2 LED 管的 b 端-Q2.1数码显示 2 LED 管的 c 端-Q2.2数码显示 2 LED 管的 d 端-Q2.3数码显示 2 LED 管的 e 端-Q2.4数码显示 2 LED 管的 f 端-Q2.5数码显示 2 LED 管的 g 端-Q2.6湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)172.I/O 接线图根据 I/O 通道分配表可画出 I/O 接线图，接线图如下所示：图 3-1I/O 接线图湖南铁路科技职业技术学院电子
38、电气系毕业设计（论文)18第四章 设计梯形图程序4.1 梯形图程序根据系统控制要求及 I/O 通道分配，设计梯形图如下：湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)19湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)20湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)21接 Network17湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)224.2 工作过程在初始状态下，各继电器均为 OFF，主持人控制开关关断。主持人控制开关 I0.0 闭合，闭合瞬间无选手抢答，SB0 闭合一个扫描周期后断开，同时定时器从 00 开始定时，系统报警器响 0.5S 后，在 I0.0 作用下闭合，提
39、示抢答开始。M0.1-M1.0 线圈无输出信号，编码器开始带电工作，此时显示选手编号为0，表示无人抢答。可逆计数器加计数端为常 OFF 触点，所以可逆计数器只进行减计数。设在规定时间内 1 号选手按下抢答按钮，则线圈 M0.1 有信号输出，通过互锁功能使其他选手抢答无效，编码器将送来的信号处理后得到选手编号，并将结果送至Q0.0 通道，在显示器上显示选手编号，同时逆计数器停止计数并将当前数值通过 LED显示器送到 Q0.0 通道，显示选手抢答时间。选手抢答完后，主持人将控制开关断开，使系统复位，即可进行下次抢答。其他选手抢答时，同 1 号选手抢答过程一样。当抢答开始 30S 后，仍如选手抢答，
40、则逆计数器触点动作，使内部辅助继电器闭合，继电器有信号输出，警报声响，响 0.5S 后闭合。同时逆计数器的常闭触点断开，将禁止选手抢答。此时主持人将控制开关断开，使系统复位，即可进行下次抢答。4.3 程序的下载、安装和调试通过可编程序控制器以及可编程序控制器试验箱对程序进行调试。首先打开可编程程序控制器以及可编程序控制器试验箱，输入源程序。然后选择运行档位使其运行，最后对其工作结果进行调试。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)23第五章结 论通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实
41、践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和电脑成了我很好的助手。在查阅资料的过程中，我要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。同时通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在 PLC 的基本原理、
42、PLC 应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)24致 谢本论文的设计工作是在罗立文老师的悉心指导下完成的，在我的整个实习过程和论文写作期间，罗老师始终给予了我悉心的指导和帮助，在论文的写作过程中隋老师一直给予我极大的关注，对论文的选题、写作和修改都提出了很多建设性的意见罗老师高尚的品德、严谨的治学作风、渊博的知识和平易近人的待人态度对我的学习、做人都有很大的启示和帮助，他的教诲将使我终身受益。衷心感谢罗老师给我提供了许多学习的机会和条件。衷心感谢湖南
43、铁路科技职业技术学院的全体老师，大学三年内他们孜孜不倦的传授我扎实的专业知识，教导我对待学习和人生应有的态度。谢和我一起生活了三年的同学们，他们在生活上关怀过我，在学习上帮助过我。在这次论文的写作中他们也提出了许多中肯的建议，使我的论文最终得以顺利完成！湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文)25参考文献1 张凤珊 电气控制及可编程序控制器 2 版 M 北京:中国轻工业出版社，20032 工厂常用电气设备手册 编写组 工厂常用电气设备手册 2 版 M 北京:中国电力出版社，19983 马志溪电气工程设计 M北京:机械工业出版社，20024 刘增良，刘国亭电气工程 CAD M北京:中国
44、水利水电出版社，20025 齐占庆，王振臣电气控制技术 M北京:机械工业出版社，20026 史国生电气控制与可编程控制器技术 M北京:化学工业出版社，20037 郁汉琪电气控制与可编程序控制器应用技术 M南京:东南大学出版社，20038 张万忠可编程控制器应用技术 M北京:化学工业出版社，20019 王兆义小型可编程控制器实用技术 M北京:机械工业出版社，200210 三菱微型可编程控制器手册 MMITSUBISHI SOCIO-TECH，200311 吴晓君，杨向明电气控制与可编程控制器应用 M北京:中国建材工业出版社，200412 李道霖电气控制与 PLC 原理及应用 M北京:电子工业出版
45、社，200413 S7-200 CN 可编程序控制器手册 M西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，200514 SIEMENS WinCC 手册 M西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，200415 魏艳君多功能屋面 SP 板切割机 J机电一体化，2002，（4）：474816廖常初PLC 的编程方法与工程应用 M.重庆:重庆大学出版社.200117郑成现代可编程序控制器原理及应用M 北京:科学出版社.199918王红可编程控制器使用教程 M 北京:电子工业出版社.200219王振明 PLC 原理及应用M 大庆石油学院 200120王永华 现代电气控制控制及 PLC 应用技术M 北京：北京航空天大学出版社200321江秀汉 可编程序控制原理及应用 M 西安：西安电子科技大学出版社 199