三路智力搶答器的PLC控制

1、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。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

2、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1. 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和接線，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案（第一周的星期二

3、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 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)計(jì)32.1硬件組成框圖.32.2硬件選取.42.2.1 三菱PLC可編程控制器.42.2.2 控制及顯示模.42.2.3 八字?jǐn)?shù)碼管.42.2.4 CD4511簡(jiǎn)介.52.2.5 數(shù)碼管顯示.6三、設(shè)計(jì).73.1 I/O端口.73.2

4、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123.2.5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輸出顯示程序.163.2.12復(fù)位.183.4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.21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

5、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 Logic Controller）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

6、：智能控制;三路搶答器;PLC;計(jì)分一、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。該控制器組成框圖如圖1-1所示。 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

7、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)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

8、按下違規(guī)減分按鈕后，再?gòu)?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（HL5）亮及聲響。4. 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

9、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)PLC2.1硬件組成框圖輸出輸入燈光控制信號(hào)主持人輸入信號(hào)搶答者輸入信號(hào)輸出顯示信號(hào)聲響控制信號(hào) 圖.2-12.2硬件選取2.2.1 三菱PLC可編程控制器在本系統(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。該模塊主要由導(dǎo)線與PLC的輸入輸出觸點(diǎn)

10、、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A、B、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： 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“0”時(shí)，

11、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。 熄滅控制端BI，當(dāng)BI“0”時(shí)，譯碼器輸出全為“0”，即數(shù)碼管熄滅。 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,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，則正常。當(dāng)輸入的BCD碼大于1001時(shí)，七段顯示輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。CD4511 管腳邏輯圖如下圖3-3-1所示。圖2-22.2.5 數(shù)碼管顯示電路圖2-3外圍硬件連接圖圖2-4 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

12、入模塊PLC對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)復(fù)位按鈕SB0X01號(hào)搶答按鈕SB1X12號(hào)搶答按鈕SB2X23號(hào)搶答按鈕SB3X3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3-1 3.1.2 I/O端子接線圖X0X1X2X3X4X5X6X7X10Y12Y13Y14Y15Y16Y17COMCOMABCD為譯碼器公共輸入端LE依次為6塊譯碼器的鎖存端子HL1HL2HL3HL4HL5蜂鳴器SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB

13、6SB7SB8AY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11BDCLELELELELELE+5V 圖3-13.2 主流程圖開始N是否按下開始按鈕YN10s內(nèi)是否有搶答者N是否有違規(guī)行為YY鎖定所有違規(guī)者鎖定第一搶答者計(jì)時(shí)違規(guī)減分加減分顯 示復(fù)位圖3-23.3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

14、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3.2.2初始化程序當(dāng)賦初值一次后，初始化程序自動(dòng)斷開，采用計(jì)數(shù)器 C0 控制圖3-33.2.3違規(guī)搶答程序及警報(bào)燈程序 我們認(rèn)為違規(guī)行為處在主流程圖的開始與判斷是否按下開始按鈕之間的按下?lián)尨鹌餍袨?；C8、C9、C10是防止過違規(guī)行為。圖3-4- 11 -3.2.4啟動(dòng)按鈕及無人應(yīng)答程序按下開始按鈕X004，進(jìn)入搶答環(huán)節(jié)，10s無人應(yīng)答，進(jìn)入聲響（T1）及控制臺(tái)綠燈(T2)點(diǎn)亮2s，并且自動(dòng)復(fù)位。圖3-53.2.5有效搶答與違規(guī)時(shí)搶答者燈亮程序開關(guān)T0是避免10s無人應(yīng)答后，在計(jì)時(shí)器T2時(shí)間內(nèi)，有人進(jìn)行搶

15、答。Y13、Y14為互鎖開關(guān)；C4為違規(guī)時(shí)，違規(guī)者燈亮開關(guān)，C4常開開關(guān)允許多人在一輪搶答中違規(guī)。圖3-63.2.6控制臺(tái)綠燈點(diǎn)亮程序只有在有效搶答標(biāo)志位M1得電，才能進(jìn)入計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)；T6、T7為計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)中的10s燈閃爍的控制開關(guān)；T0無人搶答時(shí)的燈亮控制開關(guān)； 圖3-73.2.6蜂鳴器程序T0、T1無應(yīng)答時(shí)的蜂鳴控制開關(guān)；C1、T9為計(jì)時(shí)60s時(shí)間到的時(shí)候的蜂鳴控制開關(guān)；圖3-83.2.7計(jì)時(shí)程序只有在有效搶答標(biāo)志位M1得電，才能按下X7進(jìn)行計(jì)時(shí)；T6計(jì)時(shí)50s進(jìn)入綠燈閃爍的計(jì)時(shí)程序，同時(shí)使綠燈滅；T7控制10s閃爍燈亮1s，T8控制燈滅1s；C1控制閃爍5次；3.2.8有效加減分程序圖3-9

16、3.2.8有效加減法程序首先對(duì)搶答者分?jǐn)?shù)的十位數(shù)進(jìn)行判斷，是否被加數(shù)小于9或者被減數(shù)大于0，如果是，則進(jìn)行加減法計(jì)算，如果否，則直接進(jìn)入輸出程序；C2控制提前答完時(shí)，結(jié)束60s計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)；圖3-10圖3-113.2.9違規(guī)減法程序首先對(duì)違規(guī)者分?jǐn)?shù)的個(gè)位數(shù)進(jìn)行判斷是否等于5，如果是，則直接進(jìn)行個(gè)位數(shù)減5計(jì)算.如果否，再次對(duì)違規(guī)者分?jǐn)?shù)的十位數(shù)進(jìn)行判斷是否大于0，如果是，則進(jìn)行十位數(shù)減1，個(gè)位數(shù)加5運(yùn)算，如果否，直接進(jìn)行輸出顯示；圖3-12圖3-133.2.10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

17、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；RST C7指令為違規(guī)減分輸出顯示開始指令。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)；T20為Y04置0、輸出顯示延時(shí)1ms；T21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；.圖3-15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

18、制違規(guī)減分的輸出顯示及輸出顯示次數(shù)；3.2.12復(fù)位圖3-173.4調(diào)試時(shí)的出錯(cuò)及解決方案 1.燈、蜂鳴器沒有動(dòng)作，是由于PLC輸出端的COM沒有接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?jǐn)?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