三路智力搶答器PLC控制

1、井岡山大學(xué)JINGGANGSHAN UNIVERSITY程 設(shè) 計 報 告課題名稱： PLC課程設(shè)計 題 目： 三路智力搶答器PLC控制 姓名： 學(xué)號： 614048 學(xué)院： 機電工程學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級： 09本（1）班 時間： 2012/6/2 摘 要智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答就是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)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，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，

2、置位，清零等功能智能搶答器來解決這些問題。三路搶答器的PLC設(shè)計正好為此提供的一個很好的平臺，此設(shè)計中設(shè)計了搶答違規(guī)、搶答時間到、搶答成功，以及對選手答題得分的加減并通過LED顯示出來。目 錄一、設(shè)計內(nèi)容及要求41.工作簡述42.設(shè)計要求4二、I/O口的分配5三、PLC控制原理圖的設(shè)計6四、PLC及相關(guān)器材的選型71.PLC的選型72.其它器件的選擇7五、程序的設(shè)計81.違規(guī)搶答程序82.搶答超時83.正常搶答94.加分及減分程序105.數(shù)碼顯示10六、程序的調(diào)試（雙線圈輸出問題）11七、程序仿真圖如下111.違規(guī)搶答仿真圖112.無人搶答仿真圖123.搶答成功并加分12八、聯(lián)機調(diào)試及操作說明

3、14九、總結(jié)與體會14十、參考文獻(xiàn)15附錄一、原理圖和I/O表16附錄二、PLC相關(guān)器材的選擇17附錄三、PLC控制總程序（梯形圖）18一、設(shè)計內(nèi)容及要求1.工作簡述該搶答器可作為智力競賽的評判裝置。根據(jù)應(yīng)答者搶答情況自動設(shè)定答題時間，并根據(jù)答題情況用燈光、聲音顯示其回答正確或錯誤，在工作人員操作下對答題者所顯示的分?jǐn)?shù)加分或減分。三路智力搶答器有三個搶答按鈕SB1SB3，最先按下按鈕有效，在此以后按下的按鈕無效，伴有燈光、聲音指示，并開始計時（答題時間），計時時間到（答題給定的時間），聲音提示停止答題。如果搶答者答題正確或錯誤，主持人或操作員按下加分鍵或減分鍵，將對顯示分?jǐn)?shù)值加分或減分。該控制

4、器組成框圖如圖1所示。圖1 三路智力搶答器組成框圖2.設(shè)計要求 1若主持人還沒有按下啟動按鈕就有選手搶答，則該選手被視為搶答違規(guī)，同時其對應(yīng)的信號指示一直閃爍，直到主持人按下復(fù)位按鈕信號才熄滅，并且能同時監(jiān)視任何一個選手的搶答是否違規(guī)的情況。2按下啟動按鈕（開始搶答）后，若10s內(nèi)無人搶答，則搶答器自動撤消搶答信號（有聲音提示），說明該題無人搶答，自動作廢。 3按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個按下按鈕的信號有效，其余信號（后按下的）無效，有效信號用燈光和聲音指示，并且只接通三秒。4若有人搶答即按下任意一個搶答按鈕，從按下按鈕開始計時，在答題時間（約1min）完畢時，有燈光和聲音信號提示答題時

5、間到。5三路搶答器應(yīng)有燈顯示和分?jǐn)?shù)值顯示，對答題正確或錯誤者，在操作人員的控制下，可對其加10分或減10分。加分可達(dá)最大分值是99分，減分可達(dá)最少分值是00分。只要電源一接通，各個選手的分值一直顯示。工作流程如圖2所示。 初始狀態(tài)PLC電源指示燈HL1亮、LED開機顯示0 按下啟動按鈕SB0（x1）復(fù)位開始搶答正常搶答狀態(tài)：搶答成功的選手指示燈亮3秒伴有聲音違規(guī)搶答狀態(tài)：違規(guī)選手指示燈閃爍伴有轟鳴聲無人搶答狀態(tài)：開始搶答10秒后人無人搶答裁判指示燈亮和聲響回答正確加分回答錯誤二、I/O口的分配根據(jù)控制要求，對其進(jìn)行分析，由于一般參賽者對搶答開始只是聽聲音，因此對于搶答開始信號只要接聲音就可以。

6、根據(jù)設(shè)計要求5可知只對比賽分值十分十分的加，因此個位位一直為零，所以可以把個位輸出的外設(shè)接在同一個輸出段。分配如下：輸入信號輸出信號輸入設(shè)備/符號輸入輸出設(shè)備/符號輸出主持人復(fù)位按鈕SB0X0PLC控制器電源接通指示HL1Y0主持人按搶答開始按鈕SB1X1搶答控制聲音（HA）Y1主持人加分按鈕(SB2)X21號燈光和聲音Y2主持人減分按鈕(SB3)X32號燈光和聲音Y3第1號搶答按鈕(SB4)X43號燈光和聲音Y4第2號搶答按鈕(SB5)X5搶答時間到以及答題時間已到指示燈HL2Y5第3號搶答按鈕(SB6)X61號分?jǐn)?shù)值顯示個位 十位Y10-Y13Y14-Y172號分?jǐn)?shù)值顯示個位 十位Y10-

7、Y13Y20-Y233號分?jǐn)?shù)值顯示個位 十位Y10-Y13Y24-Y27三、PLC控制原理圖的設(shè)計四、PLC及相關(guān)器材的選型1.PLC的選型由前面I/O口的分配可以估算PLC的點數(shù)有7個輸入點22個輸出點。根據(jù)選擇PLC的基本要求，對其數(shù)量，型號，額定參數(shù)，I/O點數(shù)綜合評估。要留有一定的裕量（但也不能留太多，因為從經(jīng)濟(jì)考量來講I/O越少越經(jīng)濟(jì)）以便將來可以適時的改進(jìn)或擴(kuò)展器用途，所以本次選用FX2n48MR。2.其它器件的選擇本設(shè)計負(fù)載均使用24V電源驅(qū)動，所以選擇4個24v蜂鳴器，6個24V數(shù)碼管（8421BCD），5個24V指示燈，為了保護(hù)電路及器件，在電路中計入了保護(hù)裝置，選用了4個熔

8、斷器。序號名稱型號數(shù)量1可編程控制器FX2n48MR12按鈕SB0SB573蜂鳴器(HA)FMQ-27(DC24V)44指示燈/24V55數(shù)碼管8421/24v66導(dǎo)線若干7熔斷器48直流電源24V1元器件清單五、程序的設(shè)計1.違規(guī)搶答程序根據(jù)設(shè)計要求，在主持人還沒有按下SB0(X1)按鈕時，M0處于常閉，有人提前搶答(X4)則會使其對應(yīng)的中間繼電器置位（如M1），M1的置位使M8013秒脈沖線路導(dǎo)通，使M10發(fā)出秒脈沖，在導(dǎo)通對應(yīng)的Y2，從而使Y2不停地閃爍，直到復(fù)位才停止。同時M1的置位會使MC處于斷開狀態(tài)不能進(jìn)入正常搶答通道，只有主持人按下復(fù)位按鈕X0(SA)將對應(yīng)的中間繼電器置位，然后

9、在按下啟動按鈕才有效。2.搶答超時在主持人按下啟動按鈕后，M0被置位，若10秒內(nèi)沒人搶答，即M4M6不動作，這計時器10秒后動作，復(fù)位M0，使程序退出正常搶答程序段，同時Y5接通3秒，伴有轟鳴聲，之后搶答選手再搶答就無效，只有主持人從新按下啟動按鈕后選手才可以再搶答。3.正常搶答選手正常搶答成功，以X4舉例，X4搶答成功，則置位M4，M4啟動定時器T0、T2.T0作為答題時間定時，答題時間到則驅(qū)動Y53秒，T2作為顯示那一組搶答成功的信號提示3秒并伴有蜂鳴聲，M4將作為選通工具，為后面選手的加分、減分提供選通條件。4.加分及減分程序在選手回答后，主持人就選手回答正確一否，進(jìn)行加減分，按下X2/

10、X3數(shù)據(jù)寄存器加一/減一，同時還設(shè)計了加分超范圍的反饋，若寄存器的數(shù)據(jù)大于9或小于0則清零。5.數(shù)碼顯示本設(shè)計采用8421BCD碼進(jìn)行譯碼顯示六、程序的調(diào)試（雙線圈輸出問題） 程序的仿真過程中發(fā)現(xiàn)了問題，在程序初次調(diào)試時，當(dāng)有選手違規(guī)搶答時，對應(yīng)選手的指示燈并不閃爍，而選手正常搶答成功，指示燈會亮三秒（正常顯示），同過檢查程序，發(fā)現(xiàn)我在2處都使用了同一個輸出點，即雙線圈輸出，其實我開始就注意到這個問題，但我開始以為他們并不具備同時導(dǎo)通的條件，所以在調(diào)試時仍用雙線圈輸出，調(diào)試后馬上發(fā)現(xiàn)這一嚴(yán)重問題，并用中間繼電器替代，后通過替代的中間繼電器來驅(qū)動同一負(fù)載。再次調(diào)試時發(fā)現(xiàn)問題解決了可以正常工作，由

11、此我加深了對雙線圈輸出情況的慎用。對此作出一個結(jié)論：雙線圈一般要慎用，不到萬不得以的情況不考慮。七、程序仿真圖如下1.違規(guī)搶答仿真圖在還沒按下啟動按鈕前，由圖可知當(dāng)X24按下后置位M1促使M10發(fā)出秒脈沖，使Y2閃爍2.無人搶答仿真圖當(dāng)十秒內(nèi)無人搶答后，T1將置位M0（啟動按鈕置位的繼電器）3.搶答成功并加分當(dāng)選手搶答成功將使其他選手搶答無效，當(dāng)x25搶答成功，置位M5.同時啟動定時器T0和T1，T0為答題及時1分鐘，T2為搶答成功者指示燈亮3秒。當(dāng)選手回答正確，主持人對其進(jìn)行加分八、聯(lián)機調(diào)試及操作說明 將各個輸入輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。知識競賽搶

12、答器的程序是由三菱PLC編程軟件GX-DEVELOPER編制完成，正常工作時程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下，運行三菱PLC編程軟件GX-DEVELOPER編程軟件，打開搶答器的程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進(jìn)行調(diào)試。（1） 在沒按下?lián)尨鸢粹oSB0（x1），有選手違規(guī)搶答則對應(yīng)違規(guī)選手的指示燈一直閃爍伴有轟鳴聲，直到主持人按下復(fù)位按鈕SA(x0),選手指示燈才熄滅。（2） 按下?lián)尨痖_始按鈕SB0（x1）.先在10秒內(nèi)搶答，看答題開始計時60秒后是否有燈光和聲音信號。 （3） 按下?lián)尨痖_始按鈕SB0（x1），10秒內(nèi)無人搶答是否有燈光和聲音信號。（4） 在正確的

13、搶答情況下加減分是否有正確顯示。（5） 所有的信號顯示都要根據(jù)I/O分配?？词欠裾_。九、總結(jié)與體會通過這次課程設(shè)計，我學(xué)會了許多課本上學(xué)不到的東西，同時也加強了我的動手、思考和解決問題的能力，受益匪淺。從前的學(xué)習(xí)過程過于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做課程設(shè)計，就不得不要求我們對所用到的知識有更深層次的理解。因為課程設(shè)計的內(nèi)容比及書本中的理論知識而言，更接近于現(xiàn)實生活，而理論到實踐的轉(zhuǎn)化往往是一個艱難的過程，它猶如一只攔路虎，橫更在我們的面前。但是我們毫不畏懼，因為我們相信我們能行。 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實

14、踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 此次課程設(shè)計，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項目。一周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，我將珍藏這段難忘的時光，是她讓我讓我知道，任何一種小小的成績后面，也許就隱藏著許許多多不為人的艱辛。同時感謝吳文通老師在課程

15、設(shè)計前給我們提供相關(guān)的技術(shù)資料，使我們在做課程設(shè)計之前提前明白了自己應(yīng)該重視的地方。十、參考文獻(xiàn) 可編程控制器運用技術(shù)（任務(wù)驅(qū)動式教材）/郭利霞主編，2009.7. 流行可編程控制器梯形圖識圖入門/賀哲榮主編，機械工業(yè)出版社，2008.5. 跟我學(xué)PLC編程/周云水編著，中國電力出版社，2009.8. 電子發(fā)燒友 附錄一、原理圖和I/O表輸入信號輸出信號輸入設(shè)備/符號輸入輸出設(shè)備/符號輸出主持人復(fù)位按鈕SB0X0PLC控制器電源接通指示HL1Y0主持人按搶答開始按鈕SB1X1搶答控制聲音（HA）Y1主持人加分按鈕(SB2)X21號燈光和聲音Y2主持人減分按鈕(SB3)X32號燈光和聲音Y3第1號搶答按鈕(SB4)X43號燈光和聲音Y4第2號搶答按鈕(SB5)X5搶答時間到以及答題時間已到指示燈HL2Y5第3號搶答按鈕(SB6)X61號分?jǐn)?shù)值顯示個位 十位Y10-Y13Y14-Y172號