PLC控制三路抢答器

1、浏的2孽虎2013级课程设计（论文）说明书三路智力抢答器的PLC设计院、部：电气信息与工程学院学生姓名：唐慧学 号：26指导教师： 罗雪莲职称教授专 业：电气工程及其自动化班 级：电气1301班完成时间：2016年06月湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师罗雪莲学生姓名唐慧课题名称三路智力抢答器的PLC控制一、目标设计一个控制基于PLC的三路智力抢答器系统。二、任务根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识, 进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理 论知识工程应用能力、系

2、统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括： 1、设计该系统电气控制硬件系统；2、PLC选择及L/0及其它PLC元器件分配。3、选择电器元件，编制元件目录表。4、设计该系统PLC控制梯形图。5、用计算机绘制PLC控制电路图。6、进行系统仿真测试，实现三路智力抢答器系统的控制要求。7、编写设计说明书。三、要求该抢答器可作为智力竞赛的评判装置。根据应答者抢答情况自动设定答题时间， 并根据答题情况用灯光、声音显示其回答正确或错误，在工作人员操作下对答题者所 显示的分数加分或减分。三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1SB3,最先按下按钮有效，在此以后按下的 按钮无效，伴有灯光、声音指示，并开始计

3、时（答题时间），计时时间到（答 题给定的时间），声音提示停止答题。如果抢答者答题正确或错误，主持人或 操作员按下加分键或减分键，将对显示分数值加分或减分。该控制器组成框图 如图1所示。图1三路智力抢答器组成框图拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标三路抢答器应达到以下要求1 .按下启动按钮（开始抢答）后，若10s内无人抢答，则抢答器自动撤消抢答 信号（有声音提示），说明该题无人抢答，自动作废。2 .按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效，其余信号（后 按下的）无效，有效信号用灯光和声音指示。3 .若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约 Imin）

4、完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。重新出题H有兔答）图2三路抢答器工作流程示意开始出题 才4 .三路抢答器应有灯显示和分数值显示，对答题正确或错误者，在操作人员的 控制下，可对其加10分或减10分。加分可达最大分值是99分，减分可达最少分值 是00分。三路抢答器工作流程如图2所示。主 要 参 考 资 料北京:,2011?北京:,2013.北京：，2013北京:,2013北京:,2014北京:,2013?.广州：，20158史国生.电气控制与可编程控制技术（第三版）M.北京：化学工业出版社，20109刘美俊.可编程控制器应用技术M.福州：福建科学技术出版社，201310陈静.PLC应用开发

5、技术与工程实践M.北京：人民邮电出版社，201411赵峰,贾石峰,顾桂梅.现代电气控制与PLC应用国.兰州:兰州大学出版社， 2014教 研 室 意 见教研室主任：（签字） 年 月曰近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控 制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各 行各业中的应用日益广泛普及。智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答 题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速 增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢 答，如何计算答题时

6、间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。 所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。三路抢答器的PLC设计正好为此提供的一个很好的平台，此设计中设计了抢答违 规、抢答时间到、抢答成功，以及对选手答题得分的加减并通过LED显示出来。三路 抢答器设计是利用PLC (Programmable Logic Controller)对PLC控制智力抢答器进 行控制。在三路抢答器的PLC设计中编写梯形图程序并分析得出它主要需要完成主持人 的控制、选手的抢答、计时及计分输出显示功能等。结果表明电容测量仪样机的功能 和指标达到了设计要求。关键词：可编程控制器；三

7、路抢答器；计分。789112341设计背景及任务三路抢答器应用背景和概述抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一 定程度上丰富了人们的业余生活。三路抢答器能使三个人同时参加抢答，赛场中设有1 个裁判台，三个参赛台.总体设计选用三菱PLC控制，抢答操作方便，在很多的场所都 可以使用，并且给人的视觉效果非常好。抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电 器。随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升； 更加方便可靠。用PLC进行知识竞赛抢答器设计、其控制方便，灵活，只要改变输入 PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器

8、的抢答方案。三路抢答器可根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据情况用灯光和声音 现实其回答正确和错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数进行加分和减分。三路智力抢答器有三个抢答按钮最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，伴 有灯光和声音指示，并开始计时答题时间。计时时间到声音提示停止答题。如果抢答 者答题正确和错误主持人按下加分键或减分键，将对所显示的分数进行加分和减分。设计任务和要求三路智力抢答器应达到以下要求。按下启动按钮（开始抢答）后，若10内无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号 （有声音提示），说明该题无人抢答自动作废。按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮有效，其余信号（后按

9、下）无 效。有效信号用灯光和声音表示。若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约 1 min）完毕时。有灯光和声音信号提示答题时间已到。三路抢答器应有灯显示和分数显示对答题正确或错误者，在操作人员控制下可 对其加10分或减10分。加分最大可达到99分，减分最少分值0分。三路智力抢答器工作流程图如图1所示。图1工作流程图工作任务根据控制要求，进行抢答器PLC控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电 路及PLC硬件配置电路。根据控制要求，编制抢答器PLC控制应用程序。编写设计说明书，内容包括：设计过程和有关说明。基于PLC的抢答器电气控制系统电路图。PLC控制程序。电器元

10、器件的选择和有关计算。电气设备明细表。参考资料、参考书及参考手册。其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决 方法、对课程设计的认识和建议等。2抢答器硬件系统设计控制系统选取抢答器对时间间隔的要求很高，而且多在会议、答辩赛等一些正规的需要进行抢 答的场合中使用，所以对设备的精准性和可靠性要求很高。为此，我们对将采用的控 制系统进行了全面的分析对比。可编程控制器(PLC)是由工业微型计算机、输入，输 出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特 征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：可靠性高；体积小；通用性好；使用方便。硬件系统分别选择

11、1个额定电压为24V的蜂鸣器，6个额定电压为2V的发光二极管。 6个七段数码显示管(七段数码显示管用7位的信号驱动。在实际应用中可以用三菱PLC 指令SEGD.只需要用一个数据寄存器D)。I/O接口分别为7个输入继电器X, 35个输出继电器Y.和20%的裕量 所以选择三菱 PLC 的 FX2N-80MR系列。FX2-80MR系列的PLC在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。三菱 FX2X-80MR具有40个输入辅助继电器X和40个输出辅继电器。PLC的工作方式为周期扫 描。一个扫描周期大约为.可见其PLC的可靠性。同时在使用方面用软件GXdeveloper. 输入程序变换看是否有错误

12、。如果有错误继续修改。没有通过计算机写入PLC运行调 试。使用很方便。控制系统的硬件组成在抢答器的工作过程中，主控单元的主要控制对象首先是输入信号，控制系统就 是判别这个事件有没有发生，不同的情况给出不同的结果，让大家都很快的明。其硬 件组成结构图如图2所示。FX2N-80MR数字量输入数字量输出上持人输入信号H指示灯输出信号声音输出信号图2硬件系统硬件I/O地址分配根据任务要求及所选FX2N-80MR （考虑20%接口裕量）和其他硬件（电铃，灯，七 段数码显示管）PLC的I/O地址分配如表1、表2所示。表1三路智力抢答器输入口分配表输入设备/符号PLC输入点主持人按抢答开始按钮SBOX0-第

13、一号抢答按钮SB1XI第2号抢答按钮SB2X2第3号抢答按钮SB3X3停止/复位开关SAX4主持人加分按钮SB5X5主持人减分按钮SB6X6表2三路智力抢答器输出口分配表输出设备/符号PLC输出点PLC控制器电源接通指示HL1Y0-1号指示灯LED2Y12号指示灯LED3Y23号指示灯LED4Y3开始抢答灯LED5Y4答题时间到指示灯LED6Y5声音提示HA，61号十位分数值显示SMG1Y10-Y162号十位分数值显示SMG2Y20-Y263号十位分数值显示SMG3Y30-Y36个位分数显示SMG4-SMG6Y40-Y46硬件系统接线图为了硬件电路接线方便，SBO抢答的开始按钮，对应输入点为X

14、0输出点为Y0。 SB1、SB2、SB3分别对应三个参赛对号，输入点分别XI、X2、X3,输出点分别为Y1、 Y2、Y4。SA为抢答的复位开关，对应输入点为X4。数码管1显示输出点为Y10-Y16。 数码管2显示输出点为Y20-Y26o数码管3显示输出点为丫30-丫36。PLC与数码管采 用串电阻直接连接方式。其外部硬件接线图如图3所示。1ion刈):1nX3>：4X5>6Lh油予？“7少1a5t一L:1Vds81NZKLL.i»Z1 _ 叫I Ri._4图3外部硬件接线3抢答器软件系统设计整体设计根据PLC智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。通过PLC控制程序

15、 来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。该系 统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。在抢答时只需按动按钮即可 数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。安全、可靠、省时、省力、 价格便宜。控制软件应用GX-developer编程软件，采用梯形图语言编写。根据系统 控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。 自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行程序，当中充分应用各 个过程的互锁来保证系统的安全。PLC控制程序为了编程结构的简单、明了在主程序中引用了中间继电器，X4-X6分别为三组 选手的抢

16、答信号，同时我们用中间继电器Ml, M2, M3, MIO, M51, M52进行自锁和互锁功 能，以保证每个选手公平抢答。主持人控制台有XI按钮用以抢答开始，XI按钮为复 位按钮。程序流程图如图1所示。主持人开始复位初始化在主持人按抢答开始按钮XI时，复位DO和M52.同时有抢答开始声音信号Y1,在 PLC开始运行时复位DID4o程序图如图4所示。图4初始化复位三组抢答者抢答程序同时Y1 （或Y2, Y3）有1秒钟ON信号，为了以后程序选择置位Ml （或M2, M3）程序 如图5所示。7578X002U10 T5HIT21-L r1(riupVrY002Y006DOM2K20<T2RS

17、IRSI¥002Y006X003W10 T5HIi-irIiflV PKrY003Y006DOY003Y006HFK2003T3 TrstYQ03RSTY006图5抢答程序计时时间程序当10秒内无人抢答则取消答题信号（用T5实现）。程序如图6所示。1 14Ml M2 M3HHT5K300(T51201 卜(Y006图6无人抢答程序利用中间继电器M10和Y1和Y2和Y3开始计时。如果已抢答则计时答题时间60 秒，计满60秒不准答题。程序如图7所示。97Y001Y002HFY003<M1Q102106MIOK600<T4)<Y005图7答题计时程序加减分初始化初始时需要

18、解码DO作为加减分选通信号，同时有抢答者的信号(Ml, M2, M3)参 与加减分的选择。程序如图8所示。)图8加减分初始化加减分显示程序如果答题正确加10分，错误减10分。如果加分超过99分或减分低于0分则置 零处理。同时考虑到个位一直为零则用同一种输出接口连接数码管。直接加减十位。 程序如图9所示。X005M21DIDIMOVP KO0IJMlK2foi0川皿K2Y010r)i1X006M22周一H I1卜XO06 M22197| |1 卜208 <I>2KO口1)2K10I5CP)21STM2SEGD112k2yo20DECPD2rstM2(SIGI)152K2Y020

19、71;0VFKO1)2图9加减分显示程序XO05223X006M23234-1 |1 卜DliCP245 <P3KO:D3K1Ol(STSEGDD3(MOVPKO1)3M3 K2YO3O 1)3M3 K2YO3O D3 续图9加减分显示程序抢答器总程序X4-X6分别为三组选手的抢答信号，同时我们用中间继电器 Ml,M2,M3,M10,M51,M52进行自锁和互锁功能，以保证每个选手公平抢答。主持人控 制台有XI按钮用以抢答开始，X0按钮为复位按钮。在按下启动按钮SB1时复位所有 数据寄存器（累加计分的数据寄存器除外D1-D4）然后三组抢答者开始抢答，抢答 的同时产生一个切断信号M10 （

20、目地后者抢答无效）抢答后开始计时答题时间60秒。 答完以后主持人开始加减分（在抢答的基础之上产生一个选通信号）没有抢答的组加 不了或见不了分数。在加减分的同时需要对D1D4进行判断（可以用CMP指令或LD二）. 如果超过99或低于0都以0处理。由各功能块程序及任务要求编写程序如附录A所 示。4安装与调试将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬 件的安装。知识竞赛抢答器的程序是由三菱PLC编程软件GX-DEVELOPER编制完成， 正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运 行三菱PLC编程软件GX-DEVELOPER编程软件，打

21、开知识竞赛抢答器的程序，即可在 线调试，也可用编程器进行调试。（1）按下抢答开始按钮SBL先在10秒内抢答，看答题开始计时60秒后是否有 灯光和声音信号。（2）按下抢答开始按钮秒内无人抢答是否有灯光和声音信号。（3）在正确的抢答情况下加减分是否有正确显示。（4）所有的信号显示都要根据I/O分配。看是否正确。参考文献1工业可编程控制器的现状与发展趋势J.航天技术与民品，1999.2廖常初.PLC的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社，2001.3陈远龄.机床电气自动控制M.重庆:重庆大学出版社，2004.4钟肇新等.可编程控制器原理及应用M.广州：华南理工大学出版社，2008.5高 勤.可

22、编程控制器原理及应用（三菱机型）M .北京：电子工业出版社，2006.6三菱FX PLC使用手册.三菱公司.7贺哲荣、流行PLC实用程序及设计M.西安:西安电子科技大学出版社，2006.8王 红.可编程控制器使用教程M.北京：电子工业出版社，2002.9王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京:航空航天大学出版社，2003.经过这两个星期的努力，在罗老师和同学们的帮助下做完了任务设计的工作，通 过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手 能力和思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计的过程中我查阅了很多的资料， 并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的

23、专业涵养得到了提高，知识的储 备量也有所增加。在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使我倍感受用。整个 设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很 大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上 理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理 解，而且要不断地更正以前的错误思维。但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考 虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够 多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次 设计，

24、我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的 榜样！同时，该设计也有不足之处，缺少了答题计分等功能。我将会在以后的学习中 继续学习。感谢我的指导教师罗雪莲老师，在完成设计的整个过程，都非常耐心的对我进行 指导。给我提供了宝贵的建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误， 修改任务书。我要感谢在我两个星期的学习中，无私传授我知识的各位老师，是你们 将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍 感教师职业的伟大，教给我们知识，乂不忘教育我们如何做人！在此，我还要感谢寝 室的兄弟们在我完成设计的过程中给予我的帮助和鼓励。谢谢！附录总程序h'OOLTL> -I FY006图11总程序X002KC 1 1M10T5 jrY0021 1spy1 uUUHAVPVOnn1 MUi rIPSFT1197()Y002 Y0O6IIIFK20<F2T2 I |RSTVAHO1 1口 11 UUNvnn-d Ko J