基于PLC的六路抢答器设计

1、双页码 计算机应用研究 2006年-. z成绩评阅人可编程控制器技术课程设计报告设计题目：基于PLC的六路抢答器设计院系名称： 电子信息工程学院 开课专业：电子信息科学与技术年级层次：学生：*：指导教师：20152016学年度第一学期目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc30017 1 绪论 PAGEREF _Toc30017 1 HYPERLINK l _Toc19185 1.1 课题研究背景 PAGEREF _Toc19185 1 HYPERLINK l _Toc27577 1.2 课程设计容 PAGEREF _Toc27577 2 HYPERLINK l _T

2、oc2806 2 整体方案选择2 HYPERLINK l _Toc15730 2.1 整体功能介绍2 HYPERLINK l _Toc19018 2.2 竞赛抢答器控制要求3 HYPERLINK l _Toc15949 3 硬件电路设计3 HYPERLINK l _Toc11962 3.1 控制特点分析3 HYPERLINK l _Toc16569 3.2 外部接线图4 HYPERLINK l _Toc8218 HYPERLINK l _Toc17483 4 软件设计4 HYPERLINK l _Toc18790 4.1 I/O地址分配5 HYPERLINK l _Toc31488 4.2 构

3、造流程图6 HYPERLINK l _Toc8613 4.3 梯形图设计与分析8 HYPERLINK l _Toc6590 5 程序调试及分析85.1程序运行过程分析说明 HYPERLINK l _Toc16588 85.2调试结果 HYPERLINK l _Toc16588 9 HYPERLINK l _Toc6590 6 完毕语8 HYPERLINK l _Toc23714 参考文献10-. z1绪论可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进展逻辑控制、定时、记数和

4、算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择适宜的PLC型号，然后进展资源配置，设计控制系统。1.1课题研究背景目前国外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且本钱偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系

5、统来说，其程序简单，反响灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速开展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。传统的普通抢答器主要存在以下缺点： 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号不能进展处理，因而使该次抢答过程变为无效。 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的竞争选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定，各路抢答信号的竞争能力也

6、被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能抓住其中一个违规者。因而出现了漏洞。现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器，它对采样获得的各种抢答信号进展分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别对四个选手进展计分，并能够对分数进展加、减。带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器，更好的效劳于社会。1.2 课程设计研究容系统设计主要包括硬件和软件两大局部，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计局部包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，

7、然后对硬件进展调试、测试，以到达设计要求。软件设计局部，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作方案；然后进展具体设计，包括各模块的流程图，选择适宜的编程语言和工具，进展代码设计等；最后是对软件进展调试、测试，到达所需功能要求。在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用构造化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进展调试，发现设计不当及时修

8、改，最终到达设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用三菱F*可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。2 整体方案选择2.1整体功能介绍知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反响时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断开展，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。目前，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位，它为各种竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。用PLC进展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的抢答方案。

9、2.2竞赛抢答器控制要求在很多竞赛活动中，经常用到抢答器。对抢答器的控制要：当多个输入信号输入时，抢答器只接收第一个到来的信号，而不接收后面到来的输入信号，并使第一个到来的输入信号相应的灯或铃有反响。本系统中设有6个抢答输入按钮、一个复位按钮、一个开场按钮，一个七段数码管，一个蜂鸣器，一个3秒蓝灯，一个5秒黄灯，一个红色违规指示灯。本系统可提供6个抢答台，在主持人的主持下，参赛人通过抢先按下按钮答复下列问题。在抢答开场前，主持人应按下复位按钮使系统复位，做好抢答准备。当主持人说开场，并同时按下开场按钮，抢答开场，并限定抢答时间为30秒。假设抢答者在抢答开场前抢先输入，则属违规要显示该台台号，同

10、时蜂鸣器以0.1秒的周期响, 红色违规指示以1秒的周期闪烁，以便扣分惩罚。假设在开场之后到10秒之第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时3秒蓝灯点亮、蜂鸣器声以0.1秒的周期响。以便答对之后给予根本加分和对应蓝灯点亮额外奖励加分。假设在10秒之后到20秒之第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时5秒黄灯点亮、蜂鸣器声以0.1秒的周期响。以便答对之后给予根本加分和对应黄灯点亮额外奖励加分。假设在20秒之后30秒之第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，蜂鸣器声以0.1秒的周期响。以便答对给予根本加分但之后不奖励加分。如果在限定时间30秒后各参赛人均不能答复，蜂鸣器以0

11、.1秒的周期响，此次抢答无效。假设一个按钮最先按下，不管第一个按下的按钮是处于按住还是松开状态，再按下任何一个抢答按钮均不再响应，直至复位按钮复位前方可重新做好抢答准备。3 硬件电路设计3.1控制特点分析智能竞赛抢答器通过PLC进展按控制要求编程，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。竞赛抢答器有六个输入信号即六个按钮，五个输出信号即三个灯管信号、一个蜂鸣器信号、一个指示灯数码管输出信号。由上可知PLC共有六个输入点，五个输出点。系统控制构造框图如下列图3-1所示PLCSB0SB7SB1到SB6显示器参赛队指示灯数码管蜂

12、鸣器图3-1 系统控制构造框图3.2 外部接线图图3-2 外部接线图分析：*7代表抢答开场按钮对应输入存放器*7，SB1-SB6代表6组参赛选手的常开按钮，分别对应*1-*6,输出存放器Y1-Y6分别对应显示器a-g,，Y0为蜂鸣器，Y8为蓝灯，Y9为黄灯，Y10为红灯；各输出窗口统一采用直流24V电源。4 软件设计4.1I/O地址分配 输入分配 开场抢答按钮 SA *7 选手一SB1 *1选手二SB2 *2 选手三SB3 *3选手四SB4 *4 选手五SB5 *5选手六SB6 *6 复位按钮 *0输出分配 数码管显示a Y1数码管显示b Y2 数码管显示c Y3 数码管显示d Y4 数码管显

13、示e Y5 数码管显示f Y6 数码管显示g Y7 蜂鸣器Y0 蓝灯 Y8 黄灯Y9 红灯 Y10 七段译码管显示器如下图abcd ef g其中显示器b、c亮显示数字1；a、b、d、e、g亮显示数字2；a、b、c、d、g亮显示数字3；b、c、f、g亮显示数字4；a、c、d、f、g亮显示数字5；a、c、d、e、f、g亮显示数字6。4.2 构造流程图初始状态复位图4-2 构造流程图开场抢答违规抢答状态。正常抢答状态无人应答状态4.3 梯形图设计与分析图4-3梯形图5 程序调试及分析5.1程序运行过程分析说明1、按照外部接线图接线，核对地址，逐点进展，确保正确无误。2、检查模拟量输入输出。检查输入输

14、出模块是否正确，工作是否正常。必要时，用标准仪器检查输入输出的精度。 3、检查与测试指示灯。对控制面板上对应的指示灯进展检查，如有指示灯不亮，一方面查看指示灯是否已坏，另一方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。 4、将图5-1PLC六路智能抢答器梯形图程序写入PLC，然后从初始步开场调试。用元件监视功能监视a、b、c、d、e、f、g的状态变化。注意顺序功能图中有可能出现的路径，在调试时应从初始步开场，分别经过可能出现的路径，一步一步地检查转换过程是否正确，最后是否能返回初始步。 5、手动按钮来实施模拟现场，观察运行结果是否与要求相符合。5.

15、2调试结果通过上述的调试步骤后，得出调试结果，由于实验设备以及其他外部条件的限制导致，我们分别调试抢答和亮灯。调试结果见以下截图：参赛选手如要抢答主持人提出的问题，必须在主持人宣布开场即按下抢答开场按钮后，由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮即*1、*2、*3、*4、*5、*6，此时8段数码管显示器会显示最先按下按钮的组号，同时蜂鸣器指示灯亮，并锁住抢答器，使其它组再按也无效，当按下复位按钮响应后，数码管显示器熄灭，蜂鸣器指示灯熄灭，参赛选手开场答复下列问题。参赛选手必须在规定的时间30s答复下列问题。当倒计时完毕时，同时蜂鸣器响起提示时间到，此时参数选手应立即停顿答题。6 完毕语经过这几个

16、星期的努力，完成了这次PLC的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限，有些功能急需得到补充与完善。但是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，从而我的专业修养得到了提高，知识的储藏量也有所增加。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。而且，通过这次设计，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典范！同时，该设计也有缺乏之处，缺少了答题计分等功能。我将会在以后的学习中继续学习。参考文献1 凤珊 电气控制及可编程序控制器2版