三路智力搶答器plc控制

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佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計專用紙

1前言

目前國內(nèi)外市場上已有很多類型的知識競賽搶答器，其大致采用模擬電路、數(shù)字電路、單片機或者PLC芯片、計算機控制系統(tǒng)等四類產(chǎn)品。對于采用模擬電路或者數(shù)字電路的產(chǎn)品，其技術(shù)相當(dāng)成熟。但是隨著功能的增多，電路也越復(fù)雜，并且成本偏高，故障率高，顯示方式簡單或者沒有。而對于科技飛速發(fā)展的今天，PLC、單片機應(yīng)用的不斷深入，帶動了傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)的不斷更新，并鑒于其本身具有的優(yōu)點，以PLC、單片機為核心的部件成為主流。

傳統(tǒng)的普通搶答器主要存在一下缺點：

⑴在一次搶答過程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時，只能處理違

規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效信號不能進行處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。

⑵當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，優(yōu)先編碼電路只能選擇其中一個，

或利用搶答電路電子元件的“競爭”選擇其中一個。對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定，各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。

⑶當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器只能“抓住”其中一個

違規(guī)者。因而出現(xiàn)了“漏洞”。

可編程控制器是以計算機為核心的通用自動控制裝置，它的功能強、可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

PLC的學(xué)習(xí)比一般編程學(xué)習(xí)困難在于，要完成一個控制系統(tǒng)不僅需要掌握一定的編程技術(shù)，更為重要的是要知道如何針對實際應(yīng)用的需要選擇合適的PLC型號，然后進行資源配置，設(shè)計控制系統(tǒng)。

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2設(shè)計任務(wù)和要求

2.1任務(wù)描述：

該搶答器作為智力競賽的品判裝置，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、聲音顯示其答題正確、錯誤及違規(guī)，在主持人的操作下，對答題者所顯示的分?jǐn)?shù)值進行加分、減分或違規(guī)扣分。

三路智力搶答器有三個搶答按鈕SB1~SB3，在允許搶答的情況下最先按下按鈕有效，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。該控制器組成框圖如圖2-1-1所示。

圖2-1-1

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2.2設(shè)計任務(wù)和要求

1.主持人提出問題按下啟動按鈕（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，自動作廢。2.主持人提出問題在未按下啟動按鈕（開始搶答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報出違規(guī)信號，并作減分處理。

3.主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個按下按鈕的信號有效，后按下的按鈕信號無效。

4.主持人按下計時按鈕，開始計時。答題時間為1min，答題過程中有燈光提示時間，時間到并有聲音指示。

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，答對者加10分，答錯者減10分，違規(guī)者扣5分，減分計算中若出現(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、音響的安排機注意事項如下：搶答有效：搶答者燈亮、控制臺綠燈亮機聲響。10s無人應(yīng)答：聲響、控制臺綠燈（HL4）點亮2s。違規(guī)：違規(guī)者燈亮，控制臺紅燈（hl5）亮機聲響。

答題過程：搶答者燈亮，控制臺綠燈亮，50s后控制臺綠燈閃爍。答題時間到：搶答者燈亮，控制臺綠燈亮機聲響。

按加分按鈕加10分，按減分按鈕減10分，按違規(guī)按鈕減5分，最高分90分（違規(guī)情況下最高分為95分），最低分0分。聲響時間為1s。

3硬軟件設(shè)計方案選擇

根據(jù)PLC智能搶答器的控制要求，應(yīng)用程序采用一體化結(jié)構(gòu)。通過PLC控制程序來實現(xiàn)整體的運行，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的PLC配置都可運行。該系統(tǒng)本著簡單易懂、可靠性強、

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適應(yīng)性強等方面進行設(shè)計。在搶答時只需按動按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動顯示組號以及倒計時自動操作。安全、可靠、省時、省力、價格便宜。3.1硬件I/O地址分配

表1三路智力搶答器輸入輸出口分配表

輸入信號輸入設(shè)備/符號PLC輸入點主持人復(fù)位/停止開關(guān)SB0第1號搶答按鈕（SB1）第2號搶答按鈕(SB2)第3號搶答按鈕(SB3)主持人按搶答開始按鈕(SB4)主持人加分按鈕(SB5)主持人減分按鈕（SB6）計時按鈕(SB7)違規(guī)按鈕(SB8)

輸出信號輸出設(shè)備/符號PLC輸出點X01號臺指示燈HL1Y12X12號臺指示燈HL2Y13X23號臺指示燈HL3Y14X3控制臺綠燈HL4Y15X4控制臺違規(guī)指示燈HL5（紅燈）Y16X5蜂鳴器Y17X6顯示電路板Y0~Y11X7X104

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3.2方案選擇

（1）I/O接口分別為9個輸入繼電器X,17個輸出繼電器Y.和20%的裕量，所以選擇三菱PLC的FX2N-48MR系列。

COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7423SB85LED1bacdpdp1415LED2bacdpLED3bacdpLED4bacdpLED5bacdpLED6bacdpD1dpD2D3D4D5D6R1R2R3R4R5R6R7300IC1gfdeedgfcDPYba87654321910111213gfedcbas1s2s3s4s5s6s7s8300CD4511DCBABILT4LE35IC2gfdeedgfcDPYba87654321gfdeedgfcDPYbagfdeedgfcDPYbagfdeedgfcDPYbagfdeedgfcDPYbadpdpdpdpy1y2y3y4y5y6y7y830087654321v1v2v3v4v5v6v730087654321p1p2p3p4p5p6p730087654321a1a2a3a4a5a6a7a830087654321R11R12R13R14R15R16D19101112131415910111213D2141591011121314159101112131415910111213D31415蜂鳴器gfedcbagfedcbagfedcbagfedcbagfedcbaCD4511BILT4LE35IC3CD4511DCBABILT4LE35IC4CD4511BILT4LE35IC5CD4511DCBABILT4LE35IC6CD4511BILT4LE35DCBADCBADCBA621762176217621762176217VCCVCCVCCVCCVCCVCCRE14.7KRDRCRBRERE24.7KRE34.7KRE44.7KRE54.7KRE64.7KY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11GNDVCC