智力抢答器的PLC控制

1、4 软件设计 课程设计(论文)题 目 名 称 智力抢答器的PLC控制 课 程 名 称 PLC课程设计 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 指 导 教 师 2011年 12 月 23 日摘 要随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。因此，一种能够体现竞赛的公开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、梯形图以及输入输出端子的分配方案

2、，比较优秀的实现了三路抢答的功能，主持人操作简单，只需按一下即可达到初始状态继续答题。从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。关键词：PLC；竞赛抢答器；控制程序目 录摘要. 1 课题分析与利用PLC控制的特点11.1 课题与程序控制分析11.2 采用PLC控制的特点12 PLC控制系统的硬件配置22.1.PLC机型22.2控制特点分析22.3 外部接线图.33 PLC控制系统应用程序的设计 33.1 程序流程图.33.2 IO分配表.44 梯形图与程序运行步骤说明.44.1 梯形图设计44.2 指令表.94.3程序运行过程分析说明.114.4程序的下载、安装和调试.135 总结13参考文献. 1

3、41 课题分析与利用PLC控制的特点1.1 课题与程序控制分析1.1.1 课题分析 知识竞赛抢答器，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，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。与传统抢答器不同，在PLC的控制下可以弥补传统抢答器的很多不足。 课题要求：1、竞赛开始时，主持人接通启动/停止开关（SA），指示灯(HL1)亮。2、当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10秒内无人抢答，赛场的音响发出持续1.5秒的声音，指示灯（HL2）亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。3、当主持人按下开始抢答按钮（SB1）后，如果在10

4、秒内有人抢答（按下按钮SB3、SB4、SB5）则最先按下抢答按钮的信号有效，相应抢答桌上的抢答灯（HL3、HL4、HL5）亮，赛场的音响发出短促音（0.2秒ON，0.2秒OFF，0.2秒ON）。4、当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮（SB6）,抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到时（假设为1分钟），赛场的音响发出持续的长音，抢答桌上的抢答灯再次亮。5、如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分，（分数自定），同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3秒，（闪烁频率为0.3秒ON，0.3秒OFF）。6、如果抢答者在规定的时间内不能正确回答问题，主持人或助手按下减分

5、按钮，为抢答者减分（分数自定）。1.1.2 程序设计分析 根据课题要求，基本可以想到本程序是建立在基本逻辑上，通过继电器来实现程序的自锁与互锁，从而达到抢答以及复位的功能。 当第一个选手按下开关后，继电器通电，自使其他选手自动断电。而其他的选手再按时则没反应了。1.2 采用PLC控制的特点 PLC作为数字式的电子装置，以微处理器为基础，具有强大的逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算功能。 利用PLC进行抢答器的设计，充分体现了小型PLC广告灯模型简易化、体积小、功能强的特点，可以说是理想的选择。2 PLC控制系统的硬件配置2.1 PLC机型 该课程设计采用三菱公司FX2N系列PLC。2.2 控制

6、特点分析智能竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程，其主要的输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心（PLC），PLC将根据信号作出相应的响应。本系统有五个输入信号（五个按钮）。有四个输出信号（四个指示灯和音响）。由上可知PLC共有：五个输入，四个输出点。系统控制结构框图如图2.1所示SB 0SB 1SB 2SB3指示灯和并连着的音响PLCSB 4图2.1系统控制结构框图2.3 外部接线图1MX0X1X2X3X4. .1LQ0.0Q 0.1Q 0.2Q 0.3Q 0.4. . 图2.2 外部接线图3 PLC控制系统应用程序的设计3.1程序流程图设计程序的大体思路如图所示

7、：图3.1 程序流程图当主持人按下开始按钮时，三个参赛选手处于抢答状态，若在一定时间内无人答题，那么系统将自动复原，重出一道新题。假如一号选手抢上题进行回答，在规定答题时间后，系统复原，重新出题。3.2 IO分配表IO分配表如图3.2所示输入信号停止按钮 SAX0抢答指示按钮1 SB1X1抢答指示按钮2 SB2X2抢答指示按钮3 SB3X3启动按钮 SB4X4输出信号1号抢答指示灯及声音 HL1 Q0.12号抢答指示灯及声音 HL2 Q0.23号抢答指示灯及声音 HL3Q0.3启动指示灯及声音 HL4 Q0.4图3.2 IO分配表4 梯形图与程序运行步骤说明4.1 根据控制要求进行梯形图设计图

8、4.1 梯形图图4.2 梯形图图4.3 梯形图图4.4 梯形图图4.5 梯形图4.2 源程序LD X0OR M0ANI M1ANI X5OUT M0OUT T0 LD X1ANI M1OR Y1ANI M1OUT Y1 LD X2ANI M1OR Y2ANI X5OUT Y2 LD X3ANI M1OR Y3ANI X5OUT Y3 LD X4ANI M1OR Y4ANI X5OUT Y4 LD X1OR X2OR X3OR X4OR M1ANI X5OUT M1LD M1OR M2ANI T1ANI X5OUT M2 OUT T1 K300 LD M1ANI M0ORBLD T0ANI M1

9、ORBLD T1ANI M1OR Y0ANI X5OUT Y0LD M0ANI M1ORBLD T0ANI M1ORBLD T1AND M1ORBLD M1ANI M0ORBPLS M3LD M4SFTL M9 M10 K10 K1LD M19OR M25OR M5ZRST M10 M18LD M0AND M1PLS M5LD M9OR M11OR M12OR M14OR M15OR M16OR M17OR M18OUT Y20LM M9OR M10OR M11OR M12OR M13OR M16OR M17OR M18OUT Y21LD M9OR M10OR M12OR M13OR M14O

10、R M15OR M16OR M17OR M18OUT Y22LD M9OR M11OR M12OR M14OR M15OR M17OR M18OUT Y23LD M3OR Y5ANI T2ANI X5OUT Y5 OUT T2 K10LD Y2OR Y3OUT Y10 LD Y1OR Y2OR Y3OR Y4OUT Y11LD Y1OR Y3OR Y4OUT Y12LD Y2OR Y3OUT Y13LD Y2OUT Y14LD Y4OUT Y15LD Y2OR Y3OR Y4OUT Y16LD M0ANI T4OUT T3 K500LD T3OUT T4 K500LD T4OUT M4LD M

11、0ANI M10ANI M11ANI M12ANI M13ANI M14ANI M15ANI M16ANI M17ANI M18LD M9OR M11OR M12OR M14OR M15OR M17OR M18OUT Y23LD M9OR M11OR M15OR M17OUT Y24LD M9OR M13OR M14OR M15OR M17OR M18OUT Y25LD M10OR M11OR M12OR M13OR M14OR M15OR M17OR M18OUT Y26LD M19 PLS M20LDI M22ANI M23OUT M21 LD M20SFTL M21 M22 K3 K1L

12、D M24OR M25OR M5ZRST M22 M23LD M23OR M24OUT Y30LD M22OR M23OR M24OUT Y31LD M22OR M24OUT Y32LD M23OR M24OUT Y33LD M23OUT Y34LD M23OR M24 OUT END4.3程序运行过程分析说明 当裁判台按下开始按钮时，就将信号传入PLC中，同时四个参赛队处于抢答状态。然后根据哪个队最先抢到题目，然后在规定的答题时间内作答，或者答题超时。（由规定显示电路和音响作出反应。）例如，1号参赛队抢到题目，同时抢答继电器M1 通电并自锁，抢答继电器M1与其它参赛台按钮输入触点相串联的常闭

13、触点断开，使得在有抢答按钮按下的情况下，其它按钮均无效。抢答继电器M1闭合，答题限时继电器M2 闭合并自锁，使得答题限时计时器T 1开始计时。若1号参赛台答题超时，抢答继电器M1通电闭合(有人抢答)，答题限时计时器T1计时到，其常开触点闭合。在答题超时的情况下，M1的常开触点与T1的常开触点串联驱动裁判台的灯和音响。若1号参赛台违规抢答，抢答允许继电器M0未闭合，裁判员未按下开始按钮SB0(X0 未闭合)，而抢答继电器M1闭合(有人抢答)。在违规抢答的情况下，M0和M1是“与”的关系，即M0的常闭触点与M1的常开触点串联驱动裁判台灯和音响。无参赛队抢答，抢答继电器M1未通电闭合(无人抢答)，抢

14、答限时计时器T0计时到，常开触点闭合。当无人抢答时，M1的常闭触点与T0的常开触点串联驱动裁判台灯和音响。综上所述，当1号参赛队违规抢答、无人抢答、答题超时驱动裁判台灯及正常抢答、答题驱动音响的梯形图。其中M3为音响驱动继电器，当四种条件中有一种合符时，M3闭合一个扫描周期，使得音响驱动输出继电器Y5闭合，音响发出声音，同时音响限时计时器T2通电计时，经过1S后计时器T1动作，其常闭触点断开Y5及T2的电源，音响停止发出声音。 抢答参赛队号显示，选用输出继电器Y10Y16驱动数码管1的七段发光管，即当有人抢答时即可显示抢到题的队号。 当1 号参赛台抢到题，则1号参赛台灯驱动输出继电器Y1闭合，

15、Y1 的常开触点闭合，驱动Y11 和Y12，数码管1 即显示“1”的字符。 当2号参赛台抢到题，则2号参赛台灯驱动输出继电器Y2闭合，驱动Y10、Y11、Y13、Y14和Y16，数码管1 即显示“2”的字符。 当3号参赛台抢到题，则3号参赛台灯驱动输出继电器Y3闭合，驱动Y10、Y11、Y12、Y13、和Y16，数码管1 即显示“3”的字符。 当4号参赛台抢到题，则4号参赛台灯驱动输出继电器Y4闭合，驱动Y11 、Y12、Y15和Y16，数码管1 即显示“4”的字符。 计时脉冲产生程序。计时脉冲产生程序由计时器T3、T4组成。当抢答允许继电器M0闭合时，计时器T3开始计时，经过0.5S后，T3

16、的常开触点闭合，接通计时器T4的电源；在经过0.5S后，T4动作，其常闭触点断开，使T3复位，常开触点闭合，接通秒个位移位继电器M4。经过一个扫描周期后T4的常开触点断开，M4复位。 计时显示程序。计时显示程序由输出继电器Y20-Y26，Y30-Y36驱动数码管2和数码管3完成。其中输出继电器Y20-Y26驱动数码管2，担任秒个位的显示；Y30-Y36驱动数码管3，担任秒十位的显示。在抢答允许继电器M0闭合后，继电器M9闭合，输出继电器Y20、Y21、Y22、Y23、Y24、Y25闭合，驱动数码管2显示“0”字符，同时秒脉冲信号产生程序开始工作。经过1S后，秒脉冲继电器M4闭合一个扫描周期，将

17、M9中“1”的状态移位至M10中，M10闭合，输出继电器Y21、Y22闭合，驱动数码管2显示“1”字符，同理，随着左指令SFTL的运行，数码管将接着显示“2、3、4、5¨¨¨¨、9”字符。当“1”状态移位至继电器M18时，数码管2显示“9”字符；当“1”的状态移位至继电器M19中时，继电器M10-M18全部复位，M9又闭合，数码管2又显示“0”字符。同时M19闭合，使得继电器M20产生一个扫描周期脉冲，这个脉冲将M21中的“1”状态移位至M22中，继电器M22闭合，输出继电器Y31、Y32闭合，数码管3显示“1”字符。在抢答允许继电器M0闭合后，若在15

18、S内有人抢答，由M0常开触点和M1常开触点组成的抢答计时显示触点闭合，使得M5闭合一个扫描周期，数码管2和数码管3复位清零。同理，若有人抢答但答题超时，则由M1常开触点和T1的常开触点组成的答题超时触点组闭合，使继电器M25闭合，数码管2和数码管3复位清零。按下复位按钮SB5，X5闭合，各输出继电器辅助继电器全部释放，为下一次抢答作准备。4.4 程序的下载、安装和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-DEVELOPER7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-DEVELOPER7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。5 总结在做设计时，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。 经过努力，做完了任务设计的工作，通过这次的设计，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