毕业设计题目基于PLC控制的四路智能抢答器系别电气工程系系专业电气自动化班级姓名学号指导教师日期 2010年12月设计任务书设计题目：基于PLC控制的四路智能抢答器设计要求：1.抢答器可同时供4组以下选手参加比赛。

2.给竞赛主持人设置了3个控制按钮，用来控制开始.复位.停止。

3.每当主持人发出开始抢答指令后，选手按下抢答器按钮，则数码管就显示编号，同时绿色指示灯亮，音响电路发出声响提示信号（持续三秒），选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。

4.违规抢答：若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。

5.抢答限时：当主持人按下抢答器按钮时定时器T0开始计时（设定15秒）若15秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音响电路发出声响，以示选手放弃该题。

6.答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时按钮，同时数码管显示答题倒计时时间，此设定为30秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号。

设计进度要求：第一周：确定题目，查阅相关资料。

第二周：根据设计要求分析PLC声光智能抢答器的工作原理。

第三周: 收集PLC声光智能抢答器的资料,对硬件进行设计。

第四周：从整体出发对PLC声光智能抢答器软件进行设计。

第五、六周：进行上机调试程序，找出问题，进行修改，并改进设计。

第七、八周：撰写毕业设计论问，进行毕业答辩。

指导教师（签名）摘要PLC四路智能抢答器是最简单竞赛抢答系统，具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、发展前景广阔、功能强大等优点。

抢答器广泛用于电视台娱乐性质的竞赛抢答活动，为竞赛增添了刺激性，在精神上丰富了人们的业余生活。

抢答器在竞赛中能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。

通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。

在PLC的三种编程语言中，梯形图和语句表是PLC最基本的、最常用的编程语言。

本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对四路智能抢答器进行控制。

考虑到只是对四组智能抢答器进行控制，则输入端口需要7个，输出端口需要23个，所以需要有一个CPU226的模块和两个EM222数字量扩展模块，考虑到要实现声光功能需要两个喇叭和四个指示灯。

由于抢答时要显示组号和倒计时故还需要三个数码管，以上的器件价格不贵并且容易买到，另外PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用S7-200系列系列的CPU226和数字量扩展模块EM222作为本次设计的PLC控制的四路智能抢答器的主要模块。

关键词：智能抢答，声光显示，PLC，自动控制目录设计任务书 (I)摘要 (II)1 PLC四路智能抢答器的介绍 (1)1.1PLC四路智能抢答器概述 (1)1.2PLC四路智能抢答器的工作原理 (2)2 PLC概述 (4)2.1PLC的定义、组成及特点 (4)2.2PLC工作原理 (8)2.3PLC的编程语言 (9)2.4PLC的分类及性能指标 (9)2.5PLC的用途 (10)3 系统硬件设计 (12)3.1控制系统选取 (12)3.2主机CPU及扩展模块选择 (12)3.3控制系统的硬件组成 (14)3.4系统控制要求 (15)3.5控制系统I/O分配表 (15)3.6系统硬件连接图 (16)4 系统软件设计 (18)4.1整体设计 (18)4.2PLC声光智能抢答器控制程序梯形图 (18)5 模拟运行与调试过程 (26)5.1程序的模拟运行 (26)5.2程序的现场调试 (27)致谢 (32)参考文献 (33)1 PLC四路智能抢答器的介绍1.1PLC四路智能抢答器概述知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。

随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。

目前, 形式多样.功能完备的抢答器已广泛应用于电视台.商业机构.学校及企事业单位, 它为各种竞赛增添了刺激性.娱乐性, 在一定程度上丰富了人们的业余生活。

用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。

PLC智能抢答器与单片机抢答器相比，在许多方面都显示出优越性.首先说一下单片机抢答器，所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。

这种形式在 80年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。

单片机的可靠性：由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻.电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。

另外，单片机的所有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。

单片机的可扩展性：由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的，所以要增加一个功能就要重新设计线路，而且对应的程序都要重新设计。

这样对于增加功能的开发成本和周期都会增加。

单片机的可维护性：一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。

操作：现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用LED，整个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。

特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。

总之，这样的人机对话不够友善。

特点：不可靠，价格便宜。

可编程控制器（PLC）：所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。

这种形式目前在工业现场应用最为广泛。

PLC的可靠性：进口PLC采用的CPU都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的，经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。

PLC的可扩展性：要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而PLC的编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。

PLC的可维护性：PLC本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。

操作：PLC的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。

另外，一旦系统发生故障，画面自动切换到故障提示画面，提示故障原因和排除方法。

甚至可以显示故障在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。

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 PLC四路智能抢答器的工作原理我所设计的PLC智能抢答器是适合人抢答的四路抢答器，现在以四路抢答器为例。

给竞赛主持人设置了3个控制按钮，用来控制开始、复位、停止，每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答器按钮，则数码管就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路发出声响提示信号（持续三秒）以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不在相应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。

若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。

当主持人按下抢答器按钮时定时器T0开始计时（设定15秒）若15秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音响电路发出声响，以示选手放弃该题。

在抢答成功后，主持人按下答题计时按钮，同时数码管显示答题倒计时时间改时间可根据需要调节，此设定为30秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号。

其中以上功能都通过编制的PLC程序来控3个数码管和4个指示灯以及1个喇叭来实现。

模型图如图1.1图1.1抢答器模型图2 PLC概述2.1 PLC的定义、组成及特点一．概述可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛，可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。

现已广泛应用于工业控制的各个领域。

他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC。

后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC，如图2.1、图2.2是几种PLC外形结构图图2.1SANLINGFX-2N型PLC图2.2西门子S7-200型PLC二．PLC的定义PLC一直在快速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。

1987年2月，国际电工委员会（IEC）对可编程控制器（PLC）的定义是：可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。

它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序.执行逻辑运算.顺序控制.定时.计数和算术操作等指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。

PLC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体.易于扩充功能的原则设计。

三.PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2.4所示：图2.4 PLC硬件结构1.中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据：检查电源.存储器.I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。