精品資料（2021-2022年收藏）江南大學(xué)plc課程設(shè)計(jì)報(bào)告——搶答器

1、搶答器設(shè)計(jì) 江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 電氣控制與PLC應(yīng)用 設(shè)計(jì)題目： 搶答器設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 自動(dòng)化0904 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 評(píng) 分： 2012年6月28日摘要:本文針對(duì)基于西門子300系列PLC的8路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)基本的搶答互鎖、超時(shí)報(bào)警以及部分基本的顯示功能。其中顯示功能依賴于數(shù)據(jù)傳輸指令，我們特地進(jìn)行了預(yù)習(xí)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明方案可行，充分鍛煉了我們的學(xué)習(xí)能力。為了體現(xiàn)PLC的編程特色，本課程設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容集中在程序的編寫思路與細(xì)節(jié)分析環(huán)節(jié)。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)程序分析時(shí)若有若干類似環(huán)節(jié)，在特殊說(shuō)明后不再反復(fù)贅述，此外使用了變量定義以增

2、強(qiáng)可讀性。關(guān)鍵詞：PLC 搶答器一、設(shè)計(jì)目的與要求1.1設(shè)計(jì)目的實(shí)用搶答器這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，無(wú)論是學(xué)校、工廠、軍隊(duì)還是益智性電視節(jié)目，都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。目前市場(chǎng)上已有的各種各樣的智力競(jìng)賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，只具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，即模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品，這部分搶答器已相當(dāng)成熟?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有的以音樂(lè)的方式來(lái)體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對(duì)來(lái)說(shuō)就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡(jiǎn)單（有的甚至沒(méi)有顯示電路），無(wú)法判斷提前

3、搶按按鈕的行為，不便于電路升級(jí)換代。本設(shè)計(jì)要求就是利用PLC作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢(shì)使競(jìng)賽真正達(dá)到公正、公平、公開。1.2基本要求1、搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0S7表示2、設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出鈴聲進(jìn)行提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4、搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”按鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器

4、發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。5、參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6、如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00.二、儀器設(shè)備及硬件線路2.1開發(fā)環(huán)境PLC：西門子300系列PLC操作系統(tǒng)：WinXP開發(fā)平臺(tái)：STEP7開發(fā)語(yǔ)言：LAD2.2外圍器件開關(guān)板：8*3撥動(dòng)開關(guān)揚(yáng)聲器*3：報(bào)警用揚(yáng)聲器(*1)、提示用揚(yáng)聲器(*2)LED*8：顯示搶答組亮燈數(shù)碼管*3：顯示搶答組別(*1)、剩余時(shí)間(*2)其他器材：螺絲刀、導(dǎo)線等2.3硬件線路連接搶答桌SS

5、7S6S5S4S3S2S1S0三、設(shè)計(jì)思路與原理 經(jīng)對(duì)設(shè)計(jì)要求分析，對(duì)本次設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)：1、 參賽選手控制的開關(guān)應(yīng)該選用跳沿有效，且上升沿和下降沿并聯(lián)有效。2、 數(shù)碼管顯示功能，相對(duì)復(fù)雜，需要顯示搶答者的組別，還有顯示計(jì)時(shí)器的剩余時(shí)間，剩余時(shí)間的顯示又相對(duì)更復(fù)雜。3、 在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前我們確定了各功能的實(shí)現(xiàn)方式:1) 時(shí)間限制：定時(shí)器2) 跳沿信號(hào)保持：中間繼電器自鎖3) 搶答互鎖：引入使能端作為信號(hào)有效的先決條件4) 各個(gè)蜂鳴器：定時(shí)器5) 組別的數(shù)碼管顯示：從接LED的Q讀取狀態(tài)，作為MOVE模塊使能端6) 獲取剩余時(shí)間：從30s定時(shí)器的BCD輸出獲取7) 顯示剩余時(shí)間：將讀取的BCD位邏

6、輯作為MOVE模塊使能端3.1設(shè)計(jì)電路分析 3.2 MOVE原理 MOVE模塊是數(shù)據(jù)傳送指令，當(dāng)使能端Eable有效時(shí)，PLC將IN入口參數(shù)自動(dòng)賦值給OUT端口，OUT端口用字節(jié)選址，IN端口可以用字節(jié)選址，也可以使用立即數(shù)，在本課程設(shè)計(jì)中，MOVE起到根據(jù)需求，將數(shù)碼管賦值給預(yù)先設(shè)置好的輸出口（直接接數(shù)碼管的各段）3.3數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管是常用的顯示器件，有共陰極和共陽(yáng)極兩種接法，本課程設(shè)計(jì)中采用共陰極接法，0到9的數(shù)字十六進(jìn)制段碼依次如下：3f ,06 , 5b , 4f , 66 , 6d , 7d , 07 , 7f , 6f 。本設(shè)計(jì)中，將Q的每一位分別接到每一段的陽(yáng)極，接法如下：

7、PLC輸出數(shù)碼管段QX.0aQX.1bQX.2cQX.3dQX.4eQX.5fQX.6gQX.7h四、引腳分配端口功能I0.1組1開關(guān)I0.2組2開關(guān)I0.3組3開關(guān)I0.4組4開關(guān)I0.5組5開關(guān)I0.6組6開關(guān)I0.7組7開關(guān)I1.0組8開關(guān)I0.0主持人開關(guān)端口功能備注T130s定時(shí)限時(shí)用T20.5s定時(shí)開始提示用T31s定時(shí)搶答提示用Q4.0第1組搶到連接對(duì)應(yīng)LED燈Q4.1第2組搶到Q4.2第3組搶到Q4.3第4組搶到Q5.0第5組搶到Q5.1第6組搶到Q5.2第7組搶到Q5.3第8組搶到Q4.4接蜂鳴器開始計(jì)時(shí)提示Q4.5接蜂鳴器超時(shí)報(bào)警Q4.7接蜂鳴器搶答成功提示QB6接數(shù)碼管顯

8、示組別QB12接數(shù)碼管剩余時(shí)間個(gè)位QB13接數(shù)碼管剩余時(shí)間十位M1.0已有人成功搶答M1.1時(shí)間到M1.2搶答使能端實(shí)現(xiàn)互鎖M2.0檢驗(yàn)S0跳沿電平保持M2.1檢驗(yàn)S1跳沿M2.2檢驗(yàn)S2跳沿M2.3檢驗(yàn)S3跳沿M2.4檢驗(yàn)S4跳沿M2.5檢驗(yàn)S5跳沿M2.6檢驗(yàn)S6跳沿M2.7檢驗(yàn)S7跳沿M10.0剩余時(shí)間十位,BCD_0M10.1剩余時(shí)間十位,BCD_1M11.0剩余時(shí)間個(gè)位,BCD_0M11.1剩余時(shí)間個(gè)位,BCD_1M11.2剩余時(shí)間個(gè)位,BCD_2M11.3剩余時(shí)間個(gè)位,BCD_3M2.0用于暫存S0狀態(tài)PLC對(duì)跳沿檢測(cè)必須存在暫存上一狀態(tài)的區(qū)間M20.1M20.2用于暫存S1狀態(tài)M

9、20.3M20.4用于暫存S2狀態(tài)M20.5M20.6用于暫存S3狀態(tài)M20.7M21.0用于暫存S4狀態(tài)M21.1M21.2用于暫存S5狀態(tài)M21.3M21.4用于暫存S6狀態(tài)M21.5M21.6用于暫存S7狀態(tài)M21.7五、程序設(shè)計(jì)5.1程序流程圖主持人閉合開關(guān)30s定時(shí)器清零0.5s到?開始提示蜂鳴器響N開始提示蜂鳴器關(guān)到時(shí)？30s計(jì)時(shí)器開始工作NY30s定時(shí)器停止工作有搶答？NYY搶答失敗禁止搶答讀剩余時(shí)間送數(shù)碼管23讀剩余時(shí)間送數(shù)碼管23信號(hào)自鎖搶答互鎖搶答提示蜂鳴器響1s到?NY搶答提示蜂鳴器關(guān)LED輸出送數(shù)碼管1主持人斷開開關(guān)搶答鎖存復(fù)位5.2程序流程說(shuō)明在每次搶答開始前，主持人

10、斷開開關(guān)，對(duì)搶答狀態(tài)鎖存復(fù)位，同時(shí)30s定時(shí)器停止工作，當(dāng)再次閉合開關(guān)時(shí)，所有狀態(tài)被重置。1、30s定時(shí)器，0.5s定時(shí)器開始工作（提供蜂鳴器輸出）2、30s定時(shí)器計(jì)時(shí)完畢，答題失敗，不允許再搶答3、30s到之前，有一個(gè)選手搶答，則跳沿檢測(cè)信號(hào)自鎖，信號(hào)保持；復(fù)位使能端，其他選手不可搶答實(shí)現(xiàn)互鎖；根據(jù)搶答輸出，點(diǎn)亮選手?jǐn)?shù)碼管；1s定時(shí)器提供搶答提示音；30s計(jì)數(shù)器停止及時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)碼管維持原值不變。5.3程序軟件設(shè)計(jì)及分析：程序段1：30s定時(shí)器程度端2到9：選手的搶答信號(hào)為跳沿有效，即將開關(guān)由0撥至1或由1撥至0，均產(chǎn)生有效的搶答信號(hào)，為此采用跳沿檢測(cè)與置位指令的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種類型的程序共有

11、8個(gè)。程序段10：在新的一輪搶答開始之前，必須將6.2中鎖存的搶答信號(hào)清空，否則會(huì)造成系統(tǒng)的誤判，使某一組在未撥動(dòng)開關(guān)。為實(shí)現(xiàn)此功能，可以采用主持人開關(guān)的低電平有效觸發(fā)對(duì)應(yīng)M復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序段11到18：搶答有效信號(hào)輸出（×8）：上述中間繼電器M2.0M2.7只提供對(duì)有效跳沿的搶答信號(hào)鎖存，未實(shí)現(xiàn)互鎖，為此，通過(guò)M觸發(fā)Q，并在此環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)互鎖功能。程序段19：搶答輸出使能端（搶答互鎖）：當(dāng)有一組有搶答信號(hào)的有效輸出時(shí)，將使M1.2置位，使其他組不能再搶答，即優(yōu)先鎖存，實(shí)現(xiàn)原理見6.4節(jié)。M1.2信號(hào)的檢測(cè)原理很簡(jiǎn)單，即在有效時(shí)間內(nèi)，若有一組有效輸出，則M1.2置位。程序段20到21：延

12、時(shí)5s蜂鳴器短暫鳴響程度端22：判斷是否有人搶答，當(dāng)任何一組搶答有效后，應(yīng)及時(shí)置位M1.0信號(hào)，使定時(shí)器停止計(jì)時(shí)。 程序段23到25：為蜂鳴器輸出，蜂鳴器共三個(gè)，分別是開始計(jì)時(shí)提示，超時(shí)報(bào)警，搶答成功提示 程序段26到34：為顯示搶答選手號(hào)（x8）顯示程序 程序段35到48：其中35到38為計(jì)時(shí)器顯示程序中的十位顯示分別為1,2,3。39到48為計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間顯示中的個(gè)位顯示所有的使能端、MOVE模塊如下表:個(gè)位顯示使能端INOUT顯示數(shù)字M10.1M10.03常開常開79QB112常開常閉91QB111常閉常開6QB110常閉常閉63QB11十位顯示使能端INOUT顯示數(shù)字M11.7M11.

13、6M11.5M11.40常閉常閉常閉常閉63QB101常閉常閉常閉常開6QB102常閉常閉常開常閉91QB103常閉常閉常開常開79QB104常閉常開常閉常閉102QB105常閉常開常閉常開109QB106常閉常開常開常閉125QB107常閉常開常開常開7QB108常開常閉常閉常閉127QB109常開常閉常閉常開111QB10六、心得體會(huì)此次課程設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。我們做的是搶答器。通過(guò)前期各方面的查資料并學(xué)習(xí)。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了與人合作的意識(shí)與能力。 并且很榮幸的成為第一個(gè)完成搶答器設(shè)計(jì)的小組。前后，我們經(jīng)歷了簡(jiǎn)單的四路搶答設(shè)計(jì)，到違規(guī)報(bào)警與違規(guī)限制的八路搶答設(shè)計(jì)，到跳沿有效的八路搶答設(shè)計(jì)，到最后的帶LED顯示的跳沿有效八路搶答設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程充分