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1、课程设计报告课程：电气控制与P1.C课程设计题目：智能抢答器专业班级：组别：小组成员：指导教师：完成周数：目录一、绪论31.1任务分工3二、智力抢答器的设计方法32.1 设计任务分析32.1.1 设计目的32.1.2 智能抢答器控制要求32.2 系统设计方案32.2.1 方案选择42.2.2 方案分析4三、系统硬件设计43.1 P1.C选型和配置4S7-1200CPU控制IO设备/DP从站数量43.2 智力抢答器的P1.C控制系统框图4图1P1.C控制系统框图43.3 P1.C的I/O点的分配及电路接线图53.3.1 P1.C的I/O点的分配5表2I/O地址分配表53.3.2 P1.C的电路原
2、理图6四、P1.C程序设计74.1 控制流程图74.2 系统梯形图程序设计74.3 仿真测试10五、心得体会11一、绪论1.1 目的及意义随着改革开放事业的不断深入，促使人们学知识，学技术，学科学的手段多种多样，抢答器作为一种工具，己广泛用于各种知识智力竞赛场合。智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛选手和观众的极大兴趣，并能在极短时间内使人们掌握科学知识，和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答
3、器来解决这些问题。利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器本设计将以P1.C为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入P1.C的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。1.2 任务分工郭文豪：梯形图的编写与绘制，查找资料。洪博：上位机与绘制面板的编写与绘制，查找资料。刘成飞：实训报告的编写与绘制，查找资料。二、智力抢答器的设计方法2.1 设计任务分析2.1.1 设计目的通过课程设计，使学生了解和使用西门子软件与P1.C连用对于
4、系统的控制与调控，技术应用掌握西门子P1.CI200系列与硬件组成与程序编写过程，掌握TlA-PortalV16软件编程环境和调试，培养团队能力和实践与分析能力。目前各种形式的智力竞赛广泛存在于我们的生活中，抢答器作为智力竞赛常见的评判装置之一，得到了广泛的应用。2.1.2 智能抢答器控制要求(1) .竞赛开始时，主持人接通启动/停止按钮(SA),指示灯H1.I亮。(2) .当主持人按下开始抢答按钮(SBO)后，如果在IoS内无人抢答，赛场的音响(HA)发出持续1.5s的声音，指示灯H1.2亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。(3) .当主持人按下开始抢答按钮(SBO)后，如果在IoS内有人抢
5、答(按下抢答按钮SB3、SB4或SB5),则最先按下按钮的信号有效，相应的抢答桌上的抢答按钮灯(H1.3、H1.4或H1.5)亮，赛场的音响发出短促音(0.2SoN、0.2SoFF、0.2SON、0.2sOFE。(4) .当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮(SB6),抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到(假设为1分钟)，赛场的音响发出持续3s的长音，抢答桌上抢答灯再次亮。(5) .如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分(分数自定)，同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3s(如闪烁频率为0.3SoN、0.3sOFF)。(6) .如果抢答者在规定的时间不能正
6、确回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分(分数自定)。2.2 系统设计方案2.2.1 方案选择方案一：通过西门子P1.C实现智能抢答器的功能西门子P1.C采用循环执行用户程序的方式，称为循环扫描工作方式，一个循环扫描周期，主要可分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。P1.C运行后首先执行一次启动组织块，再开始监视时间，在输入采样阶段，读取输入设备的状态，并存储到K)映像区中，之后进入执行用户程序阶段，按照从上到下从左到右的顺序依次执行用户程序，执行完用户程序，将输出映像区的结果刷新到输出设备。方案二：通过三菱P1.C实现智能抢答器的功能三菱P1.C的工作原理是基于其内部的CP
7、U,接收外部输入信号并根据程序进行逻辑处理后输出相应的控制信号。2.2.2 方案分析通过小组讨论，选择方案一通过西门子P1.C实现智能抢答器的功能，可实现简单却高度精确的自动化任务，其硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间，结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间，具有高效率和大灵活性,模块化和紧凑型设计功能强大、投资安全完全适合各种应用。三、系统硬件设计3.1P1.C选型和配置为满足本设计中的各项控制要求，设计中P1.C的型号采用西门子公司的S7-1200P1.C1214CV4.2。S7-1200P1.CV4.2输入规格如下所述：CPU参数：C
8、PU1214C；集成数字量I/O:14输入/10输出；集成模拟量I/O：2输入；集成的以太网接口；以宽幅AC或DC电源形式集成的电源(85-264VAC或24VDC)；集成数字量输出24VDC或继电器；集成24VDC数字量输入；集成模拟量输入0-10V；集成数字量I/O:14输入/10输出；集成模拟量I/O:2输入；S7-1200CPU控制IO设备/DP从站数量：S7-i200Cpu作为Profinetio控制器时支持16个io设备，所有io设备的子模块数量最多为256个。S7-1200CPU可以组态最多3个PROFlBUS通信模块，可以使CMl243-5或CMI242-5的任意组合。每个DP
9、主站（CM1243-5）最多控制32个DP从站，每个DP主站最多扩展512个子模块。3.2 智力抢答器的P1.C控制系统框图P1.C系统组成：CPU运算和控制中心、存储器、输入/输出接口、编程器。图1P1.C控制系统框图P1.C为客户提供了完善的编程语言来满足客户的要求。他提供的编程语言主要有5种：T型图（1.AD）、语句表（ST1.）、顺序功能图（SFC）、功能块图（EBD）和结构文本（ST）3.3 P1.e的I/O点的分配及电路接线图3.3.1 P1.C的I/O点的分配序号偏移量数据类型注释10.0BOO1.电源开关20.1BOO1.开始，复位30.2BOO1.备用输入140.3BOO1.
10、A队抢答按钮50.4BOO1.B队抢答按钮60.5BOO1.C队抢答按钮710.0BOO1.电源指示灯810.1BOO1.抢答灯910.2BOO1.撤销抢答灯1010.3BOO1.A队指示灯1110.4BOO1.B队指示灯1210.5BOO1.C队指示灯1310.6BOO1.YAN01412.0Int计时器1514.0IntJCQ表1I/O地址分配表序号地址数据类型注释变量表1MBlBytesystemByte默认变量表2M1.0BooIFirstScan默认变量表3M1.1BooIDiagStatusUpdate默认变量表4M1.2BooIAlwaysTRUE默认变量表5M1.3BoolAl
11、waysFA1.SE默认变量表6MBOByteClock_Byte默认变量表7M0.0BoolClockIOHz默认变量表8M0.1BoolClock5Hz默认变量表9M0.2BOOlClock2.5Hz默认变量表10M0.3BOOlClock2Hz默认变量表11M0.4BOOlClock_1.25Hz默认变量表12M0.5BOOlClockIHz默认变量表13M0.6BoolClock0.625H2默认变里表14M0.7BoolClock0.5Hz默认变量表15M20.0Bool开抢默认变量表表2DB102数据储存表3.3.2 P1.C的电路原理图图2CPU1214CS7-1200P1.C外
12、部接线图图2CPU1214CS7T200P1.C外部接线图四、P1.C程序设计4.1 控制流程图根据控制要求，绘制抢答器的控制流程图，如图3所示。图3抢答器的控制流程图4.2 系统梯形图程序设计根据上述分析，结合控制系统流程图，用西门子软件设计系统梯形图程序如下。程序段1：电源指示灯在口DB102.DBX10.0DB102效据存储2电源指示灯TtDB102.DBXDQDB102数摆存储2电原开关使用起保停电路作为启动信号，当然也可使用单个开关实现，实现指示亮程序段2:开始抢答将抢答部分的程序放置到启动完后，用于控制抢答部分的运行程序段3:1例计时署注行如*IEC_Counter_O_DB, 2
13、0.0IXMO.5CKJ 开始抢答Clock_1Hznt II1ICUQ,XDB1O2.DBWI2DB102数据存储2一.工1.DrIH用于计时抢答时间共计10秒程序段4:为抢答做富备注窘DB102DBX10.0KMI.2DB102则存储2W20.0程序段5:各队抢答注驿由于抢答有先后之分，所以可以在每个选手前面加入其他选手抢答成功的常闭触点，三支队伍开始抢答程序段6:无人抢答王匕三支队伍开始抢答，计时开始，直到读秒结束WB102.DBW14DB102数据存心2,XQ程序段7:指示灯点亮法舞*tDB1O2DBXlO0DB102数据存MP电网旨示灯llWB102DBWI4XDB1O2DBX10.
14、3DBI。浑手存储2PBM数据存用cq阚指示灯!蓝I（）,1XDB102DBW14DB102DBXI0.4.DBI。再如存偌2PBM数搪存储2jcqB队指示灯!蓝I（）2KDB102.DBWI4DB102DBXI0.5DBI。涔押存mPB3数据存储2jqq加擀就!蓝I（）3V)B102.D8X10.2DB1。二数据存健2做俏抢答灯KDB102DBX10.1DB102数搪存僻2.抢答灯DB1O2.DBW14DB102fF2D6102.DBWI4DB1CC数据存储2eXQ计时器记录10秒过后无队伍抢答，撤销指示灯亮，主持人按下复位按钮4.3仿真测试启动抢答器电源指示灯亮，主持人点击开始按钮，ABC三支队伍开始抢答,抢答提示灯亮并计时器计时10秒，其中一支队伍抢答成功后，ABC队其中抢答成功的一个队伍的指
