三路智力搶答器PLC控制

1、1 / 50佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書_專業(yè)_年級(jí)_ 班1設(shè)計(jì)題目三路搶答器的PLC控制2主要內(nèi)容該搶答器作為智力競(jìng)賽的品判裝置，根據(jù)應(yīng)答者 搶答情況自動(dòng)設(shè)定答題時(shí)間，并根據(jù)答題情況用燈 光、聲音顯示其答題正確、錯(cuò)誤及違規(guī)，在主持人 的操作下，對(duì)答題者所顯示的分?jǐn)?shù)值進(jìn)行加分、減 分或違規(guī)扣分。3具體要求1.主持人提出問題按下啟動(dòng)按鈕（開始搶答）后，若10s內(nèi)無人搶答，則有聲音提示，說明該 題無人搶答，自動(dòng)作廢。2.主持人提出問題在未按下啟動(dòng)按鈕（開始搶 答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報(bào)出違規(guī)信號(hào)， 并作減分處理。2 / 503.主持人提出問題按下啟動(dòng)按鈕（開始搶答） 后，第一個(gè)按下按鈕的信號(hào)

2、有效，后按下的按鈕 信號(hào)無效。4.主持人按下計(jì)時(shí)按鈕，開始計(jì)時(shí)。答題時(shí)間為1min，答題過程中有燈光提示時(shí)間，時(shí)間到并有 聲音指示。5.搶答器有數(shù)碼顯示器顯示各答題者的分?jǐn)?shù)，由 主持人控制，答對(duì)者加10分，答錯(cuò)者減10分， 違規(guī)者扣5分，減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作0分處 理。6.答題完畢按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)搶答器原始狀 態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。答題過程中燈光、音響的安排及注意事項(xiàng)見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書在上述具體的要求下，完成硬件電路的制作和接線，PLC控制程序的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至滿 足要求。4進(jìn)度安排3 / 501.理解課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求，查閱資料（第 一周的星期一）。2.PLC外圍硬件電路的制作

3、和接線，構(gòu)思設(shè)計(jì)方 案（第一周的星期二至星期三）。3.PLC控制程序設(shè)計(jì)、程序調(diào)試及系統(tǒng)的總體調(diào) 試，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（第一周的星期四至第二 周星期四）。4.課程設(shè)計(jì)答辯、批改設(shè)計(jì)報(bào)告，登載成績(jī)（第 二周星期五）。5完成后應(yīng)上交的材料PLC外圍硬件連接電路、程序清單及課程設(shè)計(jì)總 結(jié)報(bào)告。6總評(píng)成績(jī)指導(dǎo)教師 _ 簽名日期 _ 年_ 月4 / 50日系主任_ 審核日期_ 年_ 月日目錄摘要.0一、系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 要求.1二、硬件設(shè)5 / 50示. .6三、設(shè)計(jì). 72.2.3八字?jǐn)?shù)2.2.4CD45112.2.5數(shù)碼管管4介2.12.242.2.1三 菱PLC可 編2.2.2控制及6 / 50

4、3.1I/O端口. .73.2主流程圖83.2.0梯 形 圖 說明.93.2.1元件說明103.2.2初 始 化 程序113.2.3違 規(guī) 搶 答 程 序 及 警 報(bào) 燈 程序.113.2.4啟 動(dòng) 按 鈕 及 無 人 應(yīng) 答 程序.127 / 503.2.5有 效 搶 答 與 違 規(guī) 時(shí) 搶 答 者 燈 亮 程 序123.2.6控 制 臺(tái) 綠 燈 點(diǎn) 亮 程序.133.2.7計(jì)時(shí)程序.133.2.8有 效 加 減 法 程序.143.2.9違 規(guī) 減 法 程序.153.2.10防過違規(guī)程序及違規(guī)時(shí)單次減分、輸出控制程序.163.2.11輸 出 顯 示 程8 / 50序.163.2.12復(fù)位.1

5、83.4調(diào) 試 時(shí) 的 出 錯(cuò) 及 解 決 方案.18四、個(gè)人總結(jié).19參考文獻(xiàn).20附錄219 / 50摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷 更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高 的可靠性，在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。本次設(shè)計(jì)是利用PLC(Programmable LogicController)對(duì)PLC控制智力搶答器進(jìn)行控制。首 先，拿到這個(gè)題目之后，我對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步 的思考。使自己對(duì)本次設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的總體思 路，然后仔細(xì)分析PLC控制的三路智力搶答器的工 作原理，以及它的一些工作過程，分析后得出它主 要需要完成主持

6、人的控制、選手的搶答、計(jì)時(shí)及計(jì) 分輸出顯示功能等。該搶答器可作為智力競(jìng)賽的評(píng)判裝置?？筛鶕?jù) 應(yīng)答者搶答情況自動(dòng)設(shè)定答題時(shí)間，并根據(jù)答題情 況用燈光、聲音顯示其回答正確或錯(cuò)誤， 在工作人 員操作下對(duì)答題者所顯示的分?jǐn)?shù)加分或減分。關(guān)鍵詞 ：智能控制;三路搶答器;PLC;計(jì)分10 / 50、系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1搶答器功能：三路智力搶答器有三個(gè)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(jì)時(shí)（答題時(shí)間），計(jì)時(shí) 時(shí)間到（答題給定的時(shí)間），聲音提示停止答題。 如果搶答者答題正確或錯(cuò)誤，主持人或操作員按下 加分鍵或減分鍵，將對(duì)顯示分?jǐn)?shù)值加分或減分。該 控制

7、器組成框圖如圖1-1所示。- 2 - / 50圖1-11.2搶答器設(shè)計(jì)要求1.2.1搶答規(guī)則1.主持人提出問題按下啟動(dòng)按鈕 （開始搶答）后， 若10s內(nèi)無人搶答，則有聲音提示，說明該題 無人搶答，自動(dòng)作廢。2.主持人提出問題在未按下啟動(dòng)按鈕（開始搶 答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報(bào)出違規(guī)信號(hào)，并 作減分處理。3.主持人提出問題按下啟動(dòng)按鈕（開始搶答） 后，第一個(gè)按下按鈕的信號(hào)有效，后按下的按鈕信 號(hào)無效。4.主持人按下計(jì)時(shí)按鈕，開始計(jì)時(shí)。答題時(shí)間為1min，答題過程中有燈光提示時(shí)間，時(shí)間到并有聲音指示5.搶答器有數(shù)碼顯示器顯示各答題者的分?jǐn)?shù)，由 主持人控制，答對(duì)者加10分，答錯(cuò)者減10分，違 規(guī)

8、者扣5分，減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作0分處理。- 3 - / 506.答題完畢按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)搶答器原來狀 態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。7.在搶答時(shí)間（10s）內(nèi)，除搶答者按下按鈕 外，其它按鈕按下無效。只有在答題者回答問題且 按下加分或減分按鈕后，再按復(fù)位按鈕才能進(jìn)入下 一輪搶答。8.若出現(xiàn)違規(guī)，只有在按下違規(guī)減分按鈕后，再 復(fù)位才能進(jìn)入下一輪搶答。9.若無人搶答，控制臺(tái)綠燈點(diǎn)亮2s后，無需按 下復(fù)位按鈕自動(dòng)進(jìn)入下一輪搶答。1.2.2控制臺(tái)，搶答者燈光，聲響說明1.搶答有效:搶答者燈亮、控制臺(tái)綠燈及聲響。2. 10s無人應(yīng)答:聲響、控制臺(tái)綠燈（HL4）點(diǎn)亮2s。3.違規(guī):違規(guī)者燈亮、控制臺(tái)紅燈（

9、HL5）亮及聲 響。- 4 - / 504.答題過程:搶答者燈、控制臺(tái)綠燈亮，50s后 控制臺(tái)綠燈閃爍。5.答題時(shí)間到:搶答者燈亮，控制臺(tái)綠燈滅及聲 響6.聲響時(shí)間為1s。1.2.3加減分，違規(guī)扣分說明 搶答器由數(shù)碼顯示器顯示每個(gè)答題者的分?jǐn)?shù)，由主 持人控制。1.答對(duì)者加10分，答錯(cuò)者減10分，違規(guī)者扣5分。2.減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作0分處理。3.按加分按鈕加10分，按減分按鈕減10分，按違規(guī)減分按鈕減5分，最高分為90分（違規(guī)情況 下最高分為95分），最低分0分。二、硬件設(shè)計(jì)2.1硬件組成框圖PLC輸入主持 人 輸輸出搶答者輸- 6 - / 50圖.2-12.2硬件選取221三菱PLC可編程

10、控制器在本系統(tǒng)中，采用的是FX2N系列的可編程控制器，它由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功 能單元構(gòu)成。便小型的編程設(shè)計(jì)所用。2.2.2控制及顯示模塊該模塊主要由9個(gè)按鈕、I/O輸入輸出口、6個(gè)數(shù)碼顯示管及6個(gè)CD4511芯片焊接在電路板上。- 7 - / 50該模塊主要由導(dǎo)線與PLC的輸入輸出觸點(diǎn)、COM端相連接。使得我們可以方便地在按鈕板塊上實(shí)現(xiàn)SB0（復(fù)位X0）、SB1（1號(hào)搶答X1）、SB2（2號(hào)搶答X2）、SB3（3號(hào)搶答X3）、SB4（開始X4）、SB5（加分X5）、SB6 （減分X6）、SB7 （計(jì)時(shí)X7）、SB8 （違規(guī)X10）等按鈕的功能。2.2.3八字?jǐn)?shù)碼管本顯示電路主

11、要由CD4511譯碼器、LED數(shù)碼 管、電阻和直流電源四部分組成。顯示時(shí)候只要將CD4511的AB、C、D端輸入的BCD碼，通過譯 碼、鎖存和驅(qū)動(dòng)，以十進(jìn)制數(shù)在七段顯示數(shù)碼管中 顯示。2.2.4 CD4511簡(jiǎn)介CD4511主要端子介紹如下：-8 - / 501鎖存部分有四位存儲(chǔ)鎖電路，由鎖存允許端LE控制鎖存，當(dāng)LE=“O”時(shí)，鎖存器直通，輸出端隨AD端變化；當(dāng)LE=“1”時(shí)，鎖存器 鎖定，輸出端保持不變。2熄滅控制端BI，當(dāng)BI=“O”時(shí)，譯碼器輸出全為“0”，即數(shù)碼管熄滅。3輸出驅(qū)動(dòng)部分是具有較大電流輸出的NPN雙極型晶體管，當(dāng)推動(dòng)LED數(shù)字顯示器件時(shí)，一定要加限流電阻，限流電阻約200

12、Q,由等測(cè)試輸入端LT,可測(cè)試數(shù)碼管的七段。當(dāng)LE=“0”時(shí)，顯示數(shù)8,即各段均亮，貝V正常。Q當(dāng)輸入的B二 為“0”， 數(shù)碼管熄滅。CD4511管腳邏輯圖如下圖3-3-1所示。-9 - / 50225數(shù)碼管顯示電路圖2-2COMXDXIX2X3匯 4XJXJ6X7X10圖2-3外圍硬件連gc-s IIigcffi 1H=* KUS. 1IjDOC .u-1主一J2-tl-L螳唱器-10 - / 50圖2-4-11- / 50三、設(shè)計(jì)方案3.1 I/O端口3.1.1硬件與PLC對(duì)應(yīng)端口地址硬件輸入模塊PLC對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)復(fù)位按鈕SBOX01號(hào)搶答按鈕SB1X12號(hào)搶答按鈕SB2X23號(hào)搶答按鈕SB3

13、X3開始按鈕SB4X4加分按鈕SB5X5減分按鈕SB6X6計(jì)時(shí)按鈕SB7X7違規(guī)減分按鈕SB8X101號(hào)指示燈HL1Y122號(hào)指示燈HL2Y133號(hào)指示燈HL3Y14控制臺(tái)綠燈HL4Y15違規(guī)指示燈HL5Y16蜂鳴器Y17顯示電路板Y0Y11表3-13.1.2 I/O端子接線圖ABCD為譯碼器公共輸入端LE 依次為 6塊譯碼器的鎖-13-/50圖3-13.2主流程圖-14 - / 50-15-/50加減分顯-復(fù)位圖3-2-16-/503.3梯形圖說明3.3.1元件說明符號(hào)作用M0按下啟動(dòng)按鈕標(biāo)志M1搶答有效標(biāo)志M2正在進(jìn)行答題標(biāo)志M10, M160中間寄存器，臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)D0,D2每組分?jǐn)?shù)的十

14、位數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器D3,D5每組分?jǐn)?shù)的個(gè)位數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器C0控制初始化賦值的次數(shù)為 1 次C1控制答題時(shí)間最后 10s 的控制臺(tái)綠燈閃爍次數(shù)C2控制提前答完時(shí)自動(dòng)斷開計(jì)時(shí)C3控制違規(guī)減分及其輸出的次數(shù)為 1 次C4,C6鎖定違規(guī)者C7違規(guī)減分的輸出控制C8,C10防止過違規(guī)表3-2.元件說明圖3-3322初始化程序coKOKOKO器CO控制D3DID23.2.3違規(guī)搶答程序及警報(bào)燈程序no xooi ca推II外K1弊)K111H LH Lr *M101I I皿D3KED3IIIMl 0SI IK1MJ0KCM103I IM：03T 1D3KBD3lSUBDOKIDI13210防過違規(guī)程序及違規(guī)

15、時(shí)單次減分、輸出控制程序當(dāng)按下違規(guī)減分按鈕之后，未復(fù)位之前，再次按下?lián)尨鹌餍袨橐暈闊o效輸入行為；計(jì)數(shù)器C3控制違規(guī)減分程序及輸出控制程序在復(fù)位前只能單次執(zhí)行；計(jì)數(shù)器C8 C9 C10是避免當(dāng)有違規(guī)行為時(shí)，并且已經(jīng)進(jìn)行了違規(guī)減分按鈕，但未復(fù)位之前，沒有違規(guī)者按下?lián)尨鹌鳛闊o效輸入;MOC3 XOIO TOL245。W c?RST C7指令為違規(guī)減分輸出顯示開始指令。7012-25 - / 50 -H-YOlt C3 X010II-11-KIKIKI(egKl- 26 - / 50圖3-143.2.11輸出顯示程序當(dāng)賦初始值或者一輪輸出分?jǐn)?shù)后，C7計(jì)1，不清 零，只有在有違規(guī)情況下，按下違規(guī)減分按鈕

16、C7清零復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)控制違規(guī)減分的輸出顯示及輸 出顯示次數(shù)；-27 - / 50T20為Y04置0、輸出顯示延時(shí)1msT21為Y04置1延時(shí)1ms從而避免第二個(gè)輸出的數(shù)字影響前面一個(gè)數(shù)碼管的顯示；T20T22-*SEI-28 - / 50那一|卜圖3-15KIT23-29 - / 50圖3-16輸出顯示最后一個(gè)計(jì)時(shí)器T30計(jì)時(shí)后，計(jì)時(shí)器自動(dòng)復(fù)位-ZRST T20 T30C7控制違規(guī)減分的輸出顯示及輸出顯示次數(shù)；co-ZK5ThUmi 50017嚴(yán)55TciC6- zssr匚ECllJ3.2.12復(fù)位圖3-173.4調(diào)試時(shí)的出錯(cuò)及解決方案ERSTT2OYOUraoK1TOO- 30 - / 5

17、01.燈、蜂鳴器沒有動(dòng)作，是由于PLC輸出端的CO暇有接VCC端 口；2按下加減按鈕時(shí)，被加數(shù)或者被減數(shù)，直接 被加到9或者被減到0，是由于按下加減按鈕，加 法指令或者減法指令被多次執(zhí)行，解決方法才用加 法上升沿有效或者減法上升沿有效指令；3.當(dāng)主持人按錯(cuò)加減法時(shí)，無法復(fù)原回原來分 數(shù)，采用計(jì)時(shí)后，可以多次按下加減法按鈕，并使 之有效，可以多次輸出；4.當(dāng)按下違規(guī)減分按鈕后，未復(fù)位前，再次按 下違規(guī)減分按鈕時(shí)，違規(guī)減分指令不再執(zhí)行，但可 以輸出顯示指令再次執(zhí)行，解決方法：當(dāng)違規(guī)減分 輸出已經(jīng)執(zhí)行一次，采用計(jì)時(shí)器C3計(jì)1，用來斷 開X10的通電狀態(tài).；5.顯示輸出時(shí)，出現(xiàn)無法鎖存，所有數(shù)碼管顯

18、示的數(shù)字為最后一個(gè)輸出的數(shù)字，是由于Y4、Y5、Y6 Y7、Y10在執(zhí)行置零后沒有恢復(fù)置1;6.顯示輸出時(shí)，經(jīng)常無端出現(xiàn)置零現(xiàn)象，在電 腦上已經(jīng)鎖- 31 - / 50存了，無法改變數(shù)字，是由于輸出顯示 程序太過于復(fù)雜，程序不穩(wěn)定導(dǎo)致，繼續(xù)進(jìn)行程序 優(yōu)化、簡(jiǎn)化可以解決。四、個(gè)人總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了plc的基本編程方 法，對(duì)plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的 理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素 質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都 是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到plc中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符 合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)plc的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，我們做的是三路智 力搶答器的- 32 - / 50plc控制系統(tǒng)。由于平時(shí)大家都是學(xué)理 論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不 知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們 基本學(xué)會(huì)了plc設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作 的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了