目錄一、緒論 31.1任務分工 3二、智力搶答器的設計方法 32.1設計任務分析 32.1.1設計目的 32.1.2智能搶答器控制要求 32.2系統(tǒng)設計方案 32.2.1方案選擇 42.2.2方案分析 4三、系統(tǒng)硬件設計 43.1PLC選型和配置 4S7-1200CPU控制IO設備/DP從站數量 43.2智力搶答器的PLC控制系統(tǒng)框圖 4圖1PLC控制系統(tǒng)框圖 43.3PLC的I/O點的分配及電路接線圖 53.3.1PLC的I/O點的分配 5表2I/O地址分配表 53.3.2PLC的電路原理圖 6四、PLC程序設計 74.1控制流程圖 74.2系統(tǒng)梯形圖程序設計 74.3仿真測試 10五、心得體會 11緒論1.1目的及意義隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學知識，學技術，學科學的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛用于各種知識智力競賽場合。智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽選手和觀眾的極大興趣，并能在極短時間內使人們掌握科學知識，和生活常識。但是，在這類比賽中，對于誰先誰后搶答，在何時搶答，如何計算答題時間等等問題，若是憑主持人的主觀判斷，就很容易出現誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來解決這些問題。利用本次設計出的電路制造成的定時搶答器本設計將以PLC為核心設計了系統(tǒng)結構圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加一系列的實用功能并簡化其電路結構，其將以其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案，從而使得競賽不斷完善其公平、公正性。1.2任務分工郭文豪：梯形圖的編寫與繪制，查找資料。洪博：上位機與繪制面板的編寫與繪制，查找資料。劉成飛：實訓報告的編寫與繪制，查找資料。智力搶答器的設計方法2.1設計任務分析2.1.1設計目的通過課程設計，使學生了解和使用西門子軟件與PLC連用對于系統(tǒng)的控制與調控，技術應用掌握西門子PLC1200系列與硬件組成與程序編寫過程，掌握TIA-PortalV16軟件編程環(huán)境和調試，培養(yǎng)團隊能力和實踐與分析能力。目前各種形式的智力競賽廣泛存在于我們的生活中，搶答器作為智力競賽常見的評判裝置之一，得到了廣泛的應用。2.1.2智能搶答器控制要求(1).競賽開始時，主持人接通啟動/停止按鈕（SA），指示燈HL1亮。(2).當主持人按下開始搶答按鈕（SB0）后，如果在10s內無人搶答，賽場的音響（HA）發(fā)出持續(xù)1.5s的聲音，指示燈HL2亮，表示搶答器自動撤銷此次搶答信號。(3).當主持人按下開始搶答按鈕（SB0）后，如果在10s內有人搶答（按下搶答按鈕SB3、SB4或SB5），則最先按下按鈕的信號有效，相應的搶答桌上的搶答按鈕燈（HL3、HL4或HL5）亮，賽場的音響發(fā)出短促音（0.2sON、0.2sOFF、0.2sON、0.2sOFF）。(4).當主持人確認搶答有效后，按下答題計時按鈕（SB6），搶答桌上的搶答燈滅，計時開始，計時時間到（假設為1分鐘），賽場的音響發(fā)出持續(xù)3s的長音，搶答桌上搶答燈再次亮。(5).如果搶答者在規(guī)定的時間內正確回答問題，主持人或助手按下加分按鈕，為搶答者加分（分數自定），同時搶答桌上的指示燈快速閃爍3s（如閃爍頻率為0.3sON、0.3sOFF）。(6).如果搶答者在規(guī)定的時間不能正確回答問題，主持人或助手按下減分按鈕，為搶答者減分（分數自定）。2.2系統(tǒng)設計方案2.2.1方案選擇方案一：通過西門子PLC實現智能搶答器的功能西門子PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，稱為循環(huán)掃描工作方式，一個循環(huán)掃描周期，主要可分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC運行后首先執(zhí)行一次啟動組織塊，再開始監(jiān)視時間，在輸入采樣階段，讀取輸入設備的狀態(tài)，并存儲到IO映像區(qū)中，之后進入執(zhí)行用戶程序階段，按照從上到下從左到右的順序依次執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行完用戶程序，將輸出映像區(qū)的結果刷新到輸出設備。方案二：通過三菱PLC實現智能搶答器的功能三菱PLC的工作原理是基于其內部的CPU，接收外部輸入信號并根據程序進行邏輯處理后輸出相應的控制信號。2.2.2方案分析通過小組討論，選擇方案一通過西門子PLC實現智能搶答器的功能，可實現簡單卻高度精確的自動化任務，其硬件都經過專門設計，以節(jié)省控制面板的空間，結合通信模塊和信號模塊的較小占用空間，在安裝過程中，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，具有高效率和大靈活性，模塊化和緊湊型設計功能強大、投資安全完全適合各種應用。系統(tǒng)硬件設計3.1PLC選型和配置為滿足本設計中的各項控制要求，設計中PLC的型號采用西門子公司的S7-1200PLC1214CV4.2。S7-1200PLCV4.2輸入規(guī)格如下所述：CPU參數：CPU1214C；集成數字量I/O:14輸入/10輸出；集成模擬量I/O:2輸入；集成的以太網接口；以寬幅AC或DC電源形式集成的電源(85-264VAC或24VDC)；集成數字量輸出24VDC或繼電器；集成24VDC數字量輸入；集成模擬量輸入0-10V；集成數字量I/O:14輸入/10輸出；集成模擬量I/O:2輸入；S7-1200CPU控制IO設備/DP從站數量：S7-1200CPU作為PROFINETIO控制器時支持16個IO設備，所有IO設備的子模塊數量最多為256個。S7-1200CPU可以組態(tài)最多3個PROFIBUS通信模塊，可以使CM1243-5或CM1242-5的任意組合。每個DP主站（CM1243-5）最多控制32個DP從站，每個DP主站最多擴展512個子模塊。3.2智力搶答器的PLC控制系統(tǒng)框圖PLC系統(tǒng)組成：CPU運算和控制中心、存儲器、輸入/輸出接口、編程器。圖1PLC控制系統(tǒng)框圖PLC為客戶提供了完善的編程語言來滿足客戶的要求。他提供的編程語言主要有5種：T型圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（EBD）和結構文本（ST）3.3PLC的I/O點的分配及電路接線圖3.3.1PLC的I/O點的分配序號偏移量數據類型注釋10.0BOOL電源開關20.1BOOL開始，復位30.2BOOL備用輸入140.3BOOLA隊搶答按鈕50.4BOOLB隊搶答按鈕60.5BOOLC隊搶答按鈕710.0BOOL電源指示燈810.1BOOL搶答燈910.2BOOL撤銷搶答燈1010.3BOOLA隊指示燈1110.4BOOLB隊指示燈1210.5BOOLC隊指示燈1310.6BOOLYAN[O]1412.0Int計時器1514.0IntJCQ表1I/O地址分配表序號地址數據類型注釋變量表1MB1BytesystemByte默認變量表2M1.0BoolFirstScan默認變量表3M1.1BoolDiagStatusUpdate默認變量表4M1.2BoolAlwaysTRUE默認變量表5M1.3BoolAlwaysFALSE默認變量表6MB0ByteClock_Byte默認變量表7M0.0BoolClock10Hz默認變量表8M0.1BoolClock5Hz默認變量表9M0.2BoolClock2.5Hz默認變量表10M0.3BoolClock2Hz默認變量表11M0.4BoolClock_1.25Hz默認變量表12M0.5BoolClock1Hz默認變量表13M0.6BoolClock0.625H2默認變里表14M0.7BoolClock0.5Hz默認變量表15M20.0Bool開搶默認變量表表2DB102數據儲存表3.3.2PLC的電路原理圖圖2CPU1214CS7-1200PLC外部接線圖圖2CPU1214CS7-1200PLC外部接線圖PLC程序設計4.1控制流程圖根據控制要求，繪制搶答器的控制流程圖，如圖3所示。圖3搶答器的控制流程圖4.2系統(tǒng)梯形圖程序設計根據上述分析，結合控制系統(tǒng)流程圖，用西門子軟件設計系統(tǒng)梯形圖程序如下。使用起保停電路作為啟動信號，當然也可使用單個開關實現，實現指示亮將搶答部分的程序放置到啟動完后，用于控制搶答部分的運行用于計時搶答時間共計10秒由于搶答有先后之分，所以可以在每個選手前面加入其他選手搶答成功的常閉觸點，三支隊伍開始搶答三支隊伍開始搶答，計時開始，直到讀秒結束計時器記錄10秒過后無隊伍搶答，撤銷指示燈亮，主持人按下復位按鈕4.3仿真測試啟動搶答器電源指示燈亮，主持人點擊開始按鈕，ABC三支隊伍開始搶答，搶答提示燈亮并計時器計時10秒，其中一支隊伍搶答成功后，ABC隊其中搶答成功的一個隊伍的指示燈亮，開始答題。若10秒后無人搶答，撤銷搶答燈亮，主持人按下復位按鈕，下一輪答題開始。圖4搶答器仿真測試圖心得體會通過本次PLC實訓我們組熟悉使用西門子、TIAPortalV16軟件、博途軟件Wincc控制面版調試聯用進行仿真與Visio和CAD畫圖軟件，