三路智力抢答器PLC控制

./井冈山大学JINGGANGSHANUNIVERSITY程设计报告课题名称：PLC课程设计题目：三路智力抢答器PLC控制：学号：614048学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：09本〔1班时间：2012/6/2摘要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,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。目录一、设计容及要求41.工作简述42.设计要求4二、I/O口的分配5三、PLC控制原理图的设计6四、PLC及相关器材的选型71.PLC的选型72.其它器件的选择7五、程序的设计81.违规抢答程序82.抢答超时83.正常抢答94.加分及减分程序105.数码显示10六、程序的调试〔双线圈输出问题11七、程序仿真图如下111.违规抢答仿真图112.无人抢答仿真图123.抢答成功并加分12八、联机调试及操作说明14九、总结与体会14十、参考文献15附录一、原理图和I/O表16附录二、PLC相关器材的选择17附录三、PLC控制总程序〔梯形图18一、设计容及要求1.工作简述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SB1~SB3,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2.设计要求1．若主持人还没有按下启动按钮就有选手抢答,则该选手被视为抢答违规,同时其对应的信号指示一直闪烁,直到主持人按下复位按钮信号才熄灭,并且能同时监视任何一个选手的抢答是否违规的情况。2．按下启动按钮〔开始抢答后,若10s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。3．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,并且只接通三秒。4．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1min完毕时,有灯光和声音信号提示答题时间到。5．三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。只要电源一接通,各个选手的分值一直显示。工作流程如图2所示。初始状态PLC电源指示灯HL1亮、LED开机显示0初始状态PLC电源指示灯HL1亮、LED开机显示0按下启动按钮SB0〔x1复位开始抢答复位开始抢答正常抢答状态：抢答成功的选手指示灯亮3秒伴有声音违规抢答状态：违规选手指示灯闪烁伴有轰鸣声正常抢答状态：抢答成功的选手指示灯亮3秒伴有声音违规抢答状态：违规选手指示灯闪烁伴有轰鸣声无人抢答状态：开始抢答10秒后人无人抢答裁判指示灯亮和声响回答正确加分回答错误回答正确加分回答错误二、I/O口的分配根据控制要求,对其进行分析,由于一般参赛者对抢答开始只是听声音,因此对于抢答开始信号只要接声音就可以。根据设计要求5可知只对比赛分值十分十分的加,因此个位位一直为零,所以可以把个位输出的外设接在同一个输出段。分配如下：输入信号输出信号输入设备/符号输入输出设备/符号输出主持人复位按钮SB0X0PLC控制器电源接通指示HL1Y0主持人按抢答开始按钮SB1X1抢答控制声音〔HAY1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抢答时间到以及答题时间已到指示灯HL2Y5第3号抢答按钮<SB6>X61号分数值显示个位十位Y10-Y13Y14-Y172号分数值显示个位十位Y10-Y13Y20-Y233号分数值显示个位十位Y10-Y13Y24-Y27三、PLC控制原理图的设计四、PLC及相关器材的选型1.PLC的选型由前面I/O口的分配可以估算PLC的点数有7个输入点22个输出点。根据选择PLC的基本要求,对其数量,型号,额定参数,I/O点数综合评估。要留有一定的裕量〔但也不能留太多,因为从经济考量来讲I/O越少越经济以便将来可以适时的改进或扩展器用途,所以本次选用FX2n—48MR。2.其它器件的选择本设计负载均使用24V电源驱动,所以选择4个24v蜂鸣器,6个24V数码管〔8421BCD,5个24V指示灯,为了保护电路及器件,在电路中计入了保护装置,选用了4个熔断器。序号名称型号数量1可编程控制器FX2n—48MR12按钮SB0~SB573蜂鸣器<HA>FMQ-27<DC24V>44指示灯/24V55数码管8421/24v66导线若干7熔断器48直流电源24V1元器件清单五、程序的设计1.违规抢答程序根据设计要求,在主持人还没有按下SB0<X1>按钮时,M0处于常闭,有人提前抢答<X4>则会使其对应的中间继电器置位〔如M1,M1的置位使M8013秒脉冲线路导通,使M10发出秒脉冲,在导通对应的Y2,从而使Y2不停地闪烁,直到复位才停止。同时M1的置位会使MC处于断开状态不能进入正常抢答通道,只有主持人按下复位按钮X0<SA>将对应的中间继电器置位,然后在按下启动按钮才有效。2.抢答超时在主持人按下启动按钮后,M0被置位,若10秒没人抢答,即M4~M6不动作,这计时器10秒后动作,复位M0,使程序退出正常抢答程序段,同时Y5接通3秒,伴有轰鸣声,之后抢答选手再抢答就无效,只有主持人从新按下启动按钮后选手才可以再抢答。3.正常抢答选手正常抢答成功,以X4举例,X4抢答成功,则置位M4,M4启动定时器T0、T2.T0作为答题时间定时,答题时间到则驱动Y53秒,T2作为显示那一组抢答成功的信号提示3秒并伴有蜂鸣声,M4将作为选通工具,为后面选手的加分、减分提供选通条件。4.加分及减分程序在选手回答后,主持人就选手回答正确一否,进行加减分,按下X2/X3数据寄存器加一/减一,同时还设计了加分超围的反馈,若寄存器的数据大于9或小于0则清零。5.数码显示本设计采用8421BCD码进行译码显示六、程序的调试〔双线圈输出问题程序的仿真过程中发现了问题,在程序初次调试时,当有选手违规抢答时,对应选手的指示灯并不闪烁,而选手正常抢答成功,指示灯会亮三秒〔正常显示,同过检查程序,发现我在2处都使用了同一个输出点,即双线圈输出,其实我开始就注意到这个问题,但我开始以为他们并不具备同时导通的条件,所以在调试时仍用双线圈输出,调试后马上发现这一严重问题,并用中间继电器替代,后通过替代的中间继电器来驱动同一负载。再次调试时发现问题解决了可以正常工作,由此我加深了对双线圈输出情况的慎用。对此作出一个结论：双线圈一般要慎用,不到万不得以的情况不考虑。七、程序仿真图如下1.违规抢答仿真图在还没按下启动按钮前,由图可知当X24按下后置位M1促使M10发出秒脉冲,使Y2闪烁2.无人抢答仿真图当十秒无人抢答后,T1将置位M0〔启动按钮置位的继电器3.抢答成功并加分当选手抢答成功将使其他选手抢答无效,当x25抢答成功,置位M5.同时启动定时器T0和T1,T0为答题及时1分钟,T2为抢答成功者指示灯亮3秒。当选手回答正确,主持人对其进行加分八、联机调试及操作说明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,打开抢答器的程序,即可在线调试,也可用编程器进行调试。在没按下抢答按钮SB0〔x1,有选手违规抢答则对应违规选手的指示灯一直闪烁伴有轰鸣声,直到主持人按下复位按钮SA<x0>,选手指示灯才熄灭。按下抢答开始按钮SB0〔x1.先在10秒抢答,看答题开始计时60秒后是否有灯光和声音信号。按下抢答开始按钮SB0〔x1,10秒无人抢答是否有灯光和声音信号。在正确的抢答情况下加减分是否有正确显示。所有的信号显示都要根据I/O分配。看是否正确。九、总结与体会通过这次课程设计,我学会了许多课本上学不到的东西,同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力,受益匪浅。从前的学习过程过于浮浅,只是流于表面的理解,而现在要做课程设计,就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。因为课程设计的容比及书本中的理论知识而言,更接近于现实生活,而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程,它犹如一只拦路虎,横更在我们的面前。但是我们毫不畏惧,因为我们相信我们能行。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。此次课程设计,学到了很多课学不到的东西,比如独立思考解决问题,出现差错的随机应变,和与人合作共同提高,都受益非浅,今后的制作应该更轻松,自己也都能扛的起并高质量的完成项目。一周的课程设计已经结束,我将珍藏这段难忘的时光,是她让我让我知道,任何一种小小的成绩后面,也许就隐藏着许许多多不为人的艰辛。同时感吴文通老师在课程设计前给我们提供相关的技术资料,使我们在做课程设计之前提前明白了自己应该重视的地方。十、参考文献可编程控制器运用技术〔任务驱动式教材/郭利霞主编,2009.7.流行可编程控制器梯形图识图入门/贺哲荣主编,机械工业,2008.5.跟我学PLC编程/周云水编著,中国电力,2009.8.电子发烧友.elecfans.附录一、原理图和I/O表输入信号输出信号输入设备/符号输入输出设备/符号输出主持人复位按钮SB0X0PLC控制器电源接通指示HL1Y0主持人按抢答开始按钮SB1X1抢答控制声音〔HAY1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抢答时间到以及答题时间已到指示灯HL2Y5第3号抢答按钮<SB6>X61号分数值显示个位十位Y10-Y13Y14-Y172号分数值