多路搶答器的設(shè)計與實現(xiàn)

1、多路搶答器設(shè)計與實現(xiàn)成員： 13020213 張雨晨 13020215 潘宇亮 13020218 張程偉張雨晨主要負(fù)責(zé)硬件電路的設(shè)計與連接、PLC梯形圖的編寫與調(diào)適。潘宇亮主要負(fù)責(zé)上下位機的配合與協(xié)同控制及天工組態(tài)界面美化。張程偉主要負(fù)責(zé)上位機天工組態(tài)程序的編寫與調(diào)試以及界面的基本設(shè)計。人員分工及任務(wù)規(guī)劃硬件設(shè)計及下位機程序編寫張雨晨任務(wù)要求 用PLC和組態(tài)軟件構(gòu)建多路智力競賽搶答器和監(jiān)控系統(tǒng)。 可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，每個人或代表隊有一個搶答按鈕。 主持人用一個按鈕來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存并顯

2、示選手的編號，同時給出聲音提示并禁止其他選手搶答，直至主持人將系統(tǒng)清零。 擴展功能 搶答器具有定時搶答功能，每次搶答時間可由主持人設(shè)定并由LED顯示。 主持人按下開始搶答按鈕計時器工作并給出聲音提示。 搶答時間內(nèi)搶答計時器立即停止計時并顯示選手編號，同時發(fā)出聲音提示。 若時間已到設(shè)定時間依舊無人搶答，則計時器顯示00并發(fā)出聲音提示，同時封鎖電路不再讓選手搶答。設(shè)計任務(wù)及動作功能硬件電路的設(shè)計輸入輸入輸出輸出主持人開始/復(fù)位X10Y1報警輸出增加搶答時間X11Y2Y9選手搶答成功指示減少搶答時間X12搶答時間復(fù)位X13YAY0七段數(shù)碼管顯示選手18搶答X0X7PLC梯形圖設(shè)計1、主持人主控按鈕部

3、分2、搶答時間設(shè)定及控制部分3、選手搶答及自鎖部分4、搶答器報警提示部分5、LED顯示及數(shù)碼管譯碼部分主持人主控按鈕部分 任務(wù)要求主持人由一個按鈕控制整個系統(tǒng)的開始和復(fù)位。由于只有一個按鈕，故需要用到交替輸出，這里通過利用ALT交替輸出指令便可輕松實現(xiàn)。ALT指令原理很簡單，其含義就是輸入的二分頻電路，通過一個觸發(fā)按鈕控制。下圖中X10為PLC下位機的硬件電路觸發(fā)按鈕；RC為上位機控制時的中間繼電器。兩個部分功能相同，即按一下輸出一個上升沿信號，將R0置一、再按一下將R0置零，后續(xù)電路通過R0便可控制開始和復(fù)位。返回?fù)尨饡r間設(shè)定及控制部分 搶答時間設(shè)定及控制部分的核心由一條F118 （UDC）

4、指令組成。其是一個可逆計數(shù)器，與一般計數(shù)器不同，可逆計數(shù)器有3個輸入信號，分別是加減計數(shù)控制信號（F118指令第一行）、計數(shù)觸發(fā)信號（第二行）和復(fù)位觸發(fā)信號（第三行）。當(dāng)加減計數(shù)控制信號接通時，每一個計數(shù)觸發(fā)信號的上升沿進(jìn)行加1計數(shù)；在沒有當(dāng)加減計數(shù)控制信號時，默認(rèn)進(jìn)行減1計數(shù)。當(dāng)復(fù)位觸發(fā)信號接通時，計數(shù)器被復(fù)位，計數(shù)器的當(dāng)前值存儲單元SV0變?yōu)?。計數(shù)器的復(fù)位觸發(fā)信號斷開時，設(shè)定值存儲單元中的K值傳送給當(dāng)前值存儲單元SV0，SV0變?yōu)槌跏荚O(shè)定值20。 在這里為了簡化控制，通過一個中間繼電器在給出加減計數(shù)控制信號時同時給出計數(shù)觸發(fā)信號，使得在加計數(shù)時僅用一個按鈕便可控制加計數(shù)功能。減計數(shù)則只給

5、出計數(shù)觸發(fā)信號，進(jìn)行減計數(shù)操作。 X11與RD為改進(jìn)后的加計數(shù)按鈕.這里由于F118指令不可拆分，但需要并入上位機控制的中間繼電器RE，則又引入了一個中間繼電器R9用于操作。X13與RF為復(fù)位按鈕。 這里的SV0同時為主定時器的設(shè)定值寄存器，計數(shù)器通過直接改變SV0從而控制搶答時間，并且簡化了一條MOV指令。選手搶答及自鎖部分 選手搶答通過上升沿信號控制，為以防有選手在主持人開始按鈕按下之前就將搶答按鈕按下，這樣可以確保搶答的公平性。每個選手有一個搶答按鈕，按下同時進(jìn)行自鎖，使輸出信號保持直到主持人進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。并且每個選手的按鈕可以進(jìn)行互鎖，以保證只有第一個按下?lián)尨鸢粹o的選手產(chǎn)生輸出信號，后

6、續(xù)選手即使按下?lián)尨鸢粹o也無法搶答。 右圖為相應(yīng)的梯形圖，其中R0為主持人主控按鈕，TMY1為搶答開始1S提醒定時器；TMY0為搶答時間定時器其設(shè)定值SV0可變，RA為搶答超時后阻止搶答中間繼電器。X0X7為選手搶答按鈕，R10R17為上位機控制所需的之間繼電器。 這里的輸出并沒有直接給Y2Y9 用于選手搶答成功指示，而是通過中間繼電器間接輸出。是由于本次實驗所提供的PLC下位機輸出端不夠使用，所以我想通過兩個不同的硬件電路實現(xiàn)，即將選手成功搶答的指示燈控制端用于時間顯示譯碼輸出，為方便后期改動輸出與增加高級指令，在此進(jìn)行間接輸出（由于時間原因本次演示未給出）。搶答器報警提示部分 TMY2為報警

7、時間計時器，默認(rèn)設(shè)置為1S。任意選手搶答后會觸發(fā)R10導(dǎo)通，從而控制RB延時1S后斷開，由輸出端Y1實現(xiàn)報警提醒，其中的T1為開始搶答提示的時間繼電器的控制端。 這里的中間繼電器RA為超時關(guān)閉寄存器，為保證搶答時間結(jié)束時斷開搶答按鈕，阻止有人搶答。LED顯示及數(shù)碼管譯碼部分 LED顯示分為兩部分，一部分是選手個人搶答成功的指示燈，由Y2Y9控制，間接輸出原因之前已給出，在此不做解釋。另一部分為LED七段數(shù)碼管譯碼部分。這里是下位機顯示部分，故無上位機控制。這里的R0由復(fù)位按鈕控制。 在這里由于本實驗所提供的PLC下位機輸出端并不夠用，所以在下位機并為做時間顯示以及相應(yīng)的PLC梯形圖，但我已經(jīng)將

8、需要顯示的當(dāng)前時間經(jīng)過值準(zhǔn)備好，存放于內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器EV0，上位機可直接讀取并用于顯示輸出。同時在下位機加入一條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令與一條BCD譯碼顯示指令并分配好地址，在擴展PLC輸出端后即可實現(xiàn)設(shè)定時間顯示功能。 LED七段數(shù)碼管譯碼比較簡單，僅需將需要的輸出號碼所要點亮的數(shù)碼管號段給出輸出信號即可。Y2Y9是之前選手個人指示燈的輸出信號，中間繼電器RA為超時無人搶答指示：在數(shù)碼管上顯示E（Error首字母）。YAY0為對應(yīng)的七段數(shù)碼管ag段（本實驗不需要小數(shù)點故不作說明）。 這里的R0為復(fù)位按鈕控制，Y2Y9自身帶有自鎖，所以數(shù)碼管僅當(dāng)主持人復(fù)位按鈕按下后熄滅。硬件實物連接及演示圖小結(jié) PLC控制的多路搶答器看似簡單，但要求對平時用不到的一些PLC高級指令有一定了解，以及對PLC內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)寄存器有一定認(rèn)識。通過與指導(dǎo)老師的探討讓我對PLC編程及控制有了更深入的理解和認(rèn)識，使我收獲頗豐。