多路抢答器的设计与实现

1、多路抢答器设计与实现成员： 13020213 张雨晨 13020215 潘宇亮 13020218 张程伟张雨晨主要负责硬件电路的设计与连接、PLC梯形图的编写与调适。潘宇亮主要负责上下位机的配合与协同控制及天工组态界面美化。张程伟主要负责上位机天工组态程序的编写与调试以及界面的基本设计。人员分工及任务规划硬件设计及下位机程序编写张雨晨任务要求 用PLC和组态软件构建多路智力竞赛抢答器和监控系统。 可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，每个人或代表队有一个抢答按钮。 主持人用一个按钮来控制系统的清零和抢答的开始。 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存并显

2、示选手的编号，同时给出声音提示并禁止其他选手抢答，直至主持人将系统清零。 扩展功能 抢答器具有定时抢答功能，每次抢答时间可由主持人设定并由LED显示。 主持人按下开始抢答按钮计时器工作并给出声音提示。 抢答时间内抢答计时器立即停止计时并显示选手编号，同时发出声音提示。 若时间已到设定时间依旧无人抢答，则计时器显示00并发出声音提示，同时封锁电路不再让选手抢答。设计任务及动作功能硬件电路的设计输入输入输出输出主持人开始/复位X10Y1报警输出增加抢答时间X11Y2Y9选手抢答成功指示减少抢答时间X12抢答时间复位X13YAY0七段数码管显示选手18抢答X0X7PLC梯形图设计1、主持人主控按钮部

3、分2、抢答时间设定及控制部分3、选手抢答及自锁部分4、抢答器报警提示部分5、LED显示及数码管译码部分主持人主控按钮部分 任务要求主持人由一个按钮控制整个系统的开始和复位。由于只有一个按钮，故需要用到交替输出，这里通过利用ALT交替输出指令便可轻松实现。ALT指令原理很简单，其含义就是输入的二分频电路，通过一个触发按钮控制。下图中X10为PLC下位机的硬件电路触发按钮；RC为上位机控制时的中间继电器。两个部分功能相同，即按一下输出一个上升沿信号，将R0置一、再按一下将R0置零，后续电路通过R0便可控制开始和复位。返回抢答时间设定及控制部分 抢答时间设定及控制部分的核心由一条F118 （UDC）

4、指令组成。其是一个可逆计数器，与一般计数器不同，可逆计数器有3个输入信号，分别是加减计数控制信号（F118指令第一行）、计数触发信号（第二行）和复位触发信号（第三行）。当加减计数控制信号接通时，每一个计数触发信号的上升沿进行加1计数；在没有当加减计数控制信号时，默认进行减1计数。当复位触发信号接通时，计数器被复位，计数器的当前值存储单元SV0变为0。计数器的复位触发信号断开时，设定值存储单元中的K值传送给当前值存储单元SV0，SV0变为初始设定值20。 在这里为了简化控制，通过一个中间继电器在给出加减计数控制信号时同时给出计数触发信号，使得在加计数时仅用一个按钮便可控制加计数功能。减计数则只给

5、出计数触发信号，进行减计数操作。 X11与RD为改进后的加计数按钮.这里由于F118指令不可拆分，但需要并入上位机控制的中间继电器RE，则又引入了一个中间继电器R9用于操作。X13与RF为复位按钮。 这里的SV0同时为主定时器的设定值寄存器，计数器通过直接改变SV0从而控制抢答时间，并且简化了一条MOV指令。选手抢答及自锁部分 选手抢答通过上升沿信号控制，为以防有选手在主持人开始按钮按下之前就将抢答按钮按下，这样可以确保抢答的公平性。每个选手有一个抢答按钮，按下同时进行自锁，使输出信号保持直到主持人进行系统复位。并且每个选手的按钮可以进行互锁，以保证只有第一个按下抢答按钮的选手产生输出信号，后

6、续选手即使按下抢答按钮也无法抢答。 右图为相应的梯形图，其中R0为主持人主控按钮，TMY1为抢答开始1S提醒定时器；TMY0为抢答时间定时器其设定值SV0可变，RA为抢答超时后阻止抢答中间继电器。X0X7为选手抢答按钮，R10R17为上位机控制所需的之间继电器。 这里的输出并没有直接给Y2Y9 用于选手抢答成功指示，而是通过中间继电器间接输出。是由于本次实验所提供的PLC下位机输出端不够使用，所以我想通过两个不同的硬件电路实现，即将选手成功抢答的指示灯控制端用于时间显示译码输出，为方便后期改动输出与增加高级指令，在此进行间接输出（由于时间原因本次演示未给出）。抢答器报警提示部分 TMY2为报警

7、时间计时器，默认设置为1S。任意选手抢答后会触发R10导通，从而控制RB延时1S后断开，由输出端Y1实现报警提醒，其中的T1为开始抢答提示的时间继电器的控制端。 这里的中间继电器RA为超时关闭寄存器，为保证抢答时间结束时断开抢答按钮，阻止有人抢答。LED显示及数码管译码部分 LED显示分为两部分，一部分是选手个人抢答成功的指示灯，由Y2Y9控制，间接输出原因之前已给出，在此不做解释。另一部分为LED七段数码管译码部分。这里是下位机显示部分，故无上位机控制。这里的R0由复位按钮控制。 在这里由于本实验所提供的PLC下位机输出端并不够用，所以在下位机并为做时间显示以及相应的PLC梯形图，但我已经将

8、需要显示的当前时间经过值准备好，存放于内部数据寄存器EV0，上位机可直接读取并用于显示输出。同时在下位机加入一条数据转换指令与一条BCD译码显示指令并分配好地址，在扩展PLC输出端后即可实现设定时间显示功能。 LED七段数码管译码比较简单，仅需将需要的输出号码所要点亮的数码管号段给出输出信号即可。Y2Y9是之前选手个人指示灯的输出信号，中间继电器RA为超时无人抢答指示：在数码管上显示E（Error首字母）。YAY0为对应的七段数码管ag段（本实验不需要小数点故不作说明）。 这里的R0为复位按钮控制，Y2Y9自身带有自锁，所以数码管仅当主持人复位按钮按下后熄灭。硬件实物连接及演示图小结 PLC控制的多路抢答器看似简单，但要求对平时用不到的一些PLC高级指令有一定了解，以及对PLC内部的一些数据寄存器有一定认识。通过与指导老师的探讨让我对PLC编程及控制有了更深入的理解和认识，使我收获颇丰。