PLC控制三路抢答器

1、<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制摘要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。本次设计是利用PLC (Programmable Logic Controller )对PLC空制智力抢答器 进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本 次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC空制的三路智力抢答器的工作原理， 以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、 选手的抢答、

2、计 时及计分输出显示功能等。关键词：智力控制，三路抢答器，PLC,计分。3设计任务书(1) 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。本文介绍一种抢答器，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

3、，只要改变输入 PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。此任务的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。(2) 设计任务和要求三路智力抢答器应达到以下要求。(1) 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

4、答自动作废。(2) 按下启动按钮(开始抢答)后，第一个按下按钮有效，其余信号(后按下) 无效。有效信号用灯光和声音表示。(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1 min)完毕时。有灯光和声音信号提示答题时间已到。(4) 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工作任务1）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。2）根据控制要求，编制抢答器PLC控制应用程序。3）编写设计说明书，内

5、容包括： 设计过程和有关说明。 基丁 PLC的抢答器电气控制系统电路图。 PLC控制程序。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制 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。7第1章抢答器硕件系统设计1.1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（PL。是由工业

6、微型计算机、输入，输 出设备、保护及抗十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：1、可靠性高2、体积小3、通用性好4、使用方便硬件系统分别选择4个额定电压为24V的电铃，8个额定电压为24V灯泡。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%勺裕量 所以选择 三菱 PLC的 FX3W80MRg（列FX3U-80M海列的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FX2N-80M

7、FM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0.08us.可见其PLC的可靠性。同时在使用方面用软 件GQdeveloper.输入程序变换看是否有错误。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。1.2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1.1所示：1.3硬件I/O地址分配根据任务要求及所选FX3U-80MRt虑20版口裕量）和其他硬件（电铃，灯，七段数 码显示管）PLC的

8、I/O地址分配如图1.2 （见下贞）<<电气控制与PLC技术 >>三路智力抢答器的 PLC控制表1三路智力抢答器输入输出口分配表输入信号输出信号输入设备/符号PLC输入点车刖出设备/付亏PLC输出点主持人复位/停止开关SB0X0PLC控制器电源接通指示HL1Y0主持人按抢答开始按钮SB1X1抢答信号灯、控制声音(HA)Y1主持人加分按钮(SB2)X21号灯光和声音Y2主持人减分按钮(SB3)X32号灯光和声音Y3第1号抢答按钮(SB4)X43号灯光和声音Y4第2号抢答按钮(SB5)X5抢答时间到指示灯HL2答题时间已到HL3Y5Y6第3号抢答按钮(SB6)X61号分数值

9、显示Y10-Y16、Y40-Y462号分数值显示Y20-Y26、Y40-Y463号分数值显示Y30-Y36、Y40-Y46图1.2 I/O地址分配1.4硬件系统接线图1.4.1外部硬件接线图根据题目要求和I/O地址分配，结合FX3U-80MRJ PLC外部系统接线图如图1.3(如 下贞所示)#<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制9-SB3X0XIY1Y2Y3X2X3X4X5Y4Y5Y6Y10 1Y16Y2DIY26丫如X6Yj&Y4OJssY461COM HCOM2 'COM3，COM4COM5COM6，COM? HCOMSCOM5

10、 1COM1O图1.3外部接线图-24V +I, I -KA-FII2<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制硬件接线分析为了硬件电路接线方便，SB1抢答的开始按钮，对应输入点为 X1输出点为Y0。SB1、SB2、SB3分别对应三个参赛对号，输入点分别 X4、X5、X6,输出点分别为 Y2、Y3、Y4。SB0为抢答的复位按钮，对应输入点为 X0。数码管1显示输出点为 Y10-Y16。数码管2显示输出点为Y20-Y26。数码管3显示输出点为Y30-Y36。PLC 与数码管采用申电阻直接连接方式。其外部硬件接线图如图1.31.4.2夕卜部控制电路（电源和急

11、停开关）根据急停原理在PLC上连接一对常闭触点具体如图1.3所示。急停控制电路如下如图 1.4所示。图1.4急停电路第2章抢答器软件系统设计2.1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 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，工作系统自动控制流程 框图如图4.1.所示。根据系统控制要求，

12、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。2.2 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，X4X6分别为三组选手的抢答信号,同时我们用中间继电器 M1,M2,M3,M10,M51,M5励行自锁和互锁功 能，以保证每个选手公平抢答。主持人控制台有 X1按钮用以抢答开始，X1按钮为复 位按钮。程序流程图如图1所示2.2.1主持人开始复位初始化在主持人按抢答开始按钮 X1时，复位D0和M52.同时有抢答开始声音信号 丫1,在PLC开始运行时复位

13、D1 D4 （程序图如图2.1所小）M80028| |7RST DID4 X00114| |001）抢答开始抢答信号控制声音驱动RSTV0(RSTM522.2.2三组抢答者抢答程序'在抢答者按下抢答的同时即 X4（或X5,X6）为OM寸产生一个互锁信号 M10颔定其他选 手抢答）。同时Y2（或Y3,Y4）有1秒钟ON信号，为了以后程序选择置位 M1诚M2,M3） 程序如图2.213<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制15T 13号抢答MOVP K3DOTtcrrflLIPEIM1UjrcpTvoifti"LIOE11UU1|3号灯

14、光和 声音_r<f?Tu'tY0041Mu1K10X006 MIO T4733号灯光和 声音77T2Y0043号灯光和 声音续1抢答程序2.2.3计时时间程序根据任务要求当10秒内无人抢答则取消答题信号（用111 M2 M39。T4II图2.2无人抢答程序T4实现）。程序如图2.2<T411K()0答到。抢己<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制利用中间继电器M10和Y2和Y3和Y4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2.379YC02I 1 1号灯光林 声音Y003 I H- 2号灯光和 声音

15、颂4I 1 3号灯光和 声音8488o LT .11M-r M-r6曰00题到0答己0152)图2.4加减分初始化17图2.3答题计时程序2.2.4加减分初始化初始时需要解码D0作为加减分选通信号，同时有抢答者的信号（M1,M2,M3参与加 减分的选择。程序如图2.4所示100MH000T I-deoo noM2D108Mli I就00pH 1 持人鱼 位停止<H5L<<电气控制与 PLC技术>>三路智力抢答器的 PLC控制392.2.5 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分或减分低丁 0分则置零处理。同时考虑到个位一直为零则用同一

16、种输出接口连接数码管。直接加减十位。程序如图2.5X002 M2L12« I I1 卜主持人加分INCPD1131XQQ3分M21H F(segd mRSTDECK142 < Dl KOSEGJJDLRSTMOVPK0157= DlXQQ2主持.人加 分xooa M221 荒一| 1 F主掉入减分179<=K101NCFSEGJJ 1)2RSTDEjCPQSECD D2RSTD2KO JMOVP K0" 皿 1图2.5加减分显示(续页如下)K2YO1OJMlmK2Y010MlDlD2K2Y020M2DQK2Y020K2021M8000T I-K2Y040194X

17、（X）2 II- 主持人加 分XOO3分MOVP K0(SFGE D4D3D3K2Y030216D3K0DGK10D3续1加减分显示2.2.6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 M1,M2,M3,M10,M51,M52!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X1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（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

18、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D1 D4进行判断（可以用CMP旨令或LD9 .如果超过99或低丁 0都以0处理由各功能块程序及任务要求编写程序如图 2.6所示（续下贞）Meooo<YOOOFL娘通电源显示驱动IfSEGDK2Y040ZRSTDID414202-1X001危答开始<Y001 抢答信号 控制声音 驱动X001起答开始xooo 主津援 位停止M50H IM5OmcRSTDOM520150M100NO M100TO职一|卜RST¥0021号灯光和 声音X0O5 MIO T4F一肝SET M10SET Y0032号灯光和 声音SETK

19、10<T1声音T160|RST¥0032号灯光和声音£MOVP K3L073YCO1I I 3号灯光和 街音续1总程序SETSETMIO Y0043号灯光和 声音SFT M3K102)108Ml彳IXOOO主持人慕位停止M51)M51M52T卜M521161 卜<M52)MC N1 M101KI M1O1X002120 H 主持人加 分M21T FINCP DI K003M2113 |1 F主持人减分(SEGC DIK2Y010RSTMl)DECP L)1SEGD DIRST142 <DIKOJ10VP KO=DIK10)K2YO10MlDI1续3总程序X

20、002157| H主持人如分£incp IEX003M22161 |1 卜主持人减分SEED2K2Y0S0RSTM2DECPD2179 < D2 ECO SEGDD2KSTMOVFK0= D2 K10X002M23一| |1 |主持人如分INCPK2Y020M2D2D3X003205| | 主持人减 分M23T卜SEGD D3囱DECPSEGD IBRST216<KO1MOVPKO2S1-IBK10MCRK2Y030M3D3K2Y0S0MSDC1N1续4总程序(END续5总程序2.2.7总程序指令表根据程序编写以下指令表如图2.7所示KZ：MSOOOYOOOMSOOO 口

21、4VO 4QMSOO2：DID4XOOlYQO 1171 toXCO1MIOxoooIVI.LiO耘NOM1OCXOO4M】OKIOOMIOYOO2YOOTOK1OYCO2XCODMl. QK.El><)MIOYCO3-YCO3,r 1KILOvcosX()Ml OK3E?OMIOVCO4YCO4T2K±QK1OCM2OMl (：)14.、 4 soooooooo0 sclM". 0T 3 5 TT" T” ±VTTT T T TlvTTr T T 1±VTT T T T ”'rT l'rTRcnT T 口打'

22、;r ciTT-rJFCDRDIIwDR-rJuoCJ-DNFJoELEErJTI-DmDNNoEFCfnIJool-HDrJNoEEtL.DTTclsrJKRRIIDuclLIoNrJT.IDIJcclELciRR-rJTJDRIIDOCIrJrJEH oLMz:LORHoAoMLAnMsmsoRLAAMsLMoR会 Msm以QRkoQokoAnooMLDLooAQoQ 如 latsr_。1.二'21一'=?4-与总口-01n:,_L?<l5m”lelTm9oH4，£J7Iw34LEYo1WH<L5_olw34Tmmo_L2M4L:oGow3elT_I-

23、o _I-l=3o1?;34-.r3;cvolH.l?o lll-2二.;.-.£wr.5.:L>T3Erh;s<l4444<l5L?,L>lc%f5atjci?eF7Tp7FFT7'HBm_T:rK:nmamD§99ocloolll±lln,>s.-'.!.-:3图2.7指令表LD AND DECP SEGD RST LD< OR= MOVP LD AND INCP SEGD RST LD AND DECP SEGD RST LD< OR= MOVP LD AND INCP SEGD RST LD AND

24、 DECP SEGD RST LD< OR= MOVP MCR END22202222220DDMXMDDMDDK3 03233302333330MDDMXMDDMDDKN1续1指令表K2Y010KOK10D3K2YO2OK2Y02OKOK10D2K2YO3OK2YO3OKOK10D3131 132 1 33 136 141 142 147 1 52 157 158 159 162 1 S7 168 169 170 173 1 78 179 184 189 194 195 196 199 204 205 206 207 210 215 216 221 226 231 233第3早控制柜台

25、设计根据任务要求，硬件布置及主持人操作方便设计如图3.1所示柜台Y1(HA)PLC控制器Y0(HL1)Y5(HL2)£9Y6(HL3)图3.1柜台设计第4章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9。(1) 按下抢答开始按钮SB1.先在10秒内抢答，看答题开始计

26、时60秒后是否有灯光 和声音信号。(2) 按下抢答开始按钮SB1.10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。结束语经过这两个星期的努力，在老师和同学的帮助下做完了任务设计的工作，通过 这次的毕业设计，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，这使得我的专业知识在离 校之前得到了巩固。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