三路智力抢答器PLC控制.doc

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目录

1概述 1

2设计任务和要求 2

2.1设计目的 2

2.2任务描述：

3

2.3设计任务和要求 3

3设计方案与硬软件选择 4

3.1硬件I/O地址分配 4

3.2方案选择 5

3．3硬件系统接线图 5

3．4软件流程图的设计 6

3．5显示线路简介 6

3．6显示原理简介 8

3.7控制系统的硬件组成 8

4PLC控制程序的设计 9

4.1系统初始化 9

4.2开始与复位 10

4.3三位选手抢答程序 10

4.4答题计时程序 11

4.5控制台红、绿灯控制程序。

11

4.6控制台音箱 12

4.7正常抢答加减分程序 13

4.8违规抢答减分程序 13

4.9复位条件程序 13

4.10数码管显示刷新程序 14

4.11最高分最低控制 15

4.12PLC内部元件说明 16

5安装与调试情况 17

5.1调试软件与步骤 17

5.2调试中遇到的问题 17

5.3硬件答辩遇到的问题 17

6设计体会 18

7附录 19

8参考书籍 25

1概述

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。

通过设计一个抢答器，使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。

同时，在设计过程中还能培养我们独立工作能力与创造力，综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、绘图、书写报告的能力

关键词：

PLC抢答器

2设计任务和要求

2.1设计目的

抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。

早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。

现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

从而使竞赛真正达到公正、公平、公开。

2.2任务描述：

该抢答器作为智力竞赛的品判装置，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、声音显示其答题正确、错误及违规，在主持人的操作下，对答题者所显示的分数值进行加分、减分或违规扣分。

三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，在允许抢答的情况下最先按下按钮有效，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2-2-1所示。

图2-1-1所示

2.3设计任务和要求

1.主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答）后，若10s内无人抢答，则有声音提示，说明该题无人抢答，自动作废。

2.主持人提出问题在未按下启动按钮（开始抢答）之前抢答，则违规，抢答器报出违规信号，并作减分处理。

3.主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效，后按下的按钮信号无效。

4.主持人按下计时按钮，开始计时。

答题时间为1min，答题过程中有灯光提示时间，时间到并有声音指示。

5.抢答器有数码显示器显示各答题者的分数，由主持人控制，答对者加10分，答错者减10分，违规者扣5分，减分计算中若出现负分作0分处理。

6.答题完毕按下复位按钮，恢复抢答器原始状态，为下一轮抢答做好准备。

答题过程中灯光、音响的安排机注意事项如下：

抢答有效：

抢答者灯亮、控制台绿灯亮机声响。

10s无人应答：

声响、控制台绿灯（HL4）点亮2s。

违规：

违规者灯亮，控制台红灯（hl5）亮机声响。

答题过程：

抢答者灯亮，控制台绿灯亮，50s后控制台绿灯闪烁。

答题时间到：

抢答者灯亮，控制台绿灯亮机声响。

按加分按钮加10分，按减分按钮减10分，按违规按钮减5分，最高分90分（违规情况下最高分为95分），最低分0分。

声响时间为1s。

3设计方案与硬软件选择

PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。

如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I／O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

根据三路抢答器的要求，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自动操作。

安全、可靠、省时、省力、价格便宜。

3.1硬件I/O地址分配

输入信号

输入设备名称

符号

PLC输入I/O口

复位按钮

SB0

X0

1号台答按钮

SB1

X1

2号台答按钮

SB2

X2

3号台答按钮

SB3

X3

开始抢答按钮

SB4

X4

加分按钮

SB5

X5

减分按钮

SB6

X6

计时按钮

SB7

X7

违规减分按钮

SB8

X10

输出信号

输出设备名称

符号

PLC输出I/O口

1号台指示灯

HL1

Y12

2号台指示灯

HL2

Y13

3号台指示灯

HL3

Y14

控制台绿灯

HL4

Y15

控制台违规指示灯红灯

HL5

Y16

蜂鸣器

\

Y17

显示电路板

\

Y0~Y11

3.2方案选择

（1）I/O接口分别为9个输入继电器X,17个输出继电器Y.和20%的裕量，所以选择三菱PLC的FX2N-48MR系列。

（2）抢答器开始部分控制程序可用基本指令编程，也可采用步进指令来完成。

（3）抢答者的得分情况通过数码显示，显示电路如下图3-2-1，显示电路板自制，开采用传送、比较、移位和BCD等应用指令与基本指令组合编程来完成。

3．3硬件系统接线图

根据题目要求和I/O地址分配，结合FX3U-32MR的PLC外部系统输入接线图如图3-4-1所示。

（注：

输出如显示电路图3-3-1）

图3-3-1

3．4软件流程图的设计

初始化

是否抢答

答题计时

开始

正常加分

正常减分

违规减分

复位

有人抢答

Y

Y

N

N

3．5显示线路简介

本显示电路主要有CD4511译码器、LED数码管、电阻和直流电源四部分组成，将CD4511的A、B、C、D断输入BCD码、锁存和驱动，一十进制数在七段显示数码管中显示。

CD4511为一锁存/译码/驱动三合一译码器，其管脚如图3-5-1所示

图3-5-1

主要端子介绍如下：

a） 锁存部分有死未存储电路LE：

锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出，随A~D变化。

LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

b） 消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

c） 输出驱动部分是具有较大电流输出的NPN双极型晶体管，当推动LED数字显示器件时，一定要加限流电阻，限流电阻约为200Ω，由等测试输入端LT，可测试数码管的显示七段。

当LT=“1”时，显示数8，几个段均亮。

d） 当输入的BCD大于1001时，七段显示输出全为“0”，数码管熄火。

CD4511真值表如表3-5-1：

输       入

输       出

LE

BI

LI

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

显示

X

X

0

X

X

X

X

1

1

1

1

1

1

1

8

X

0

1

X

X

X

X

0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

2

0

1

1

0

0

1

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1

1

1

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1

3

0

1

1

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0

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1

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0

1

1

4

0

1

1

0

1

0

1

1

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1

1

0

1

1

5

0

1

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0

1

1

0

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1

1

1

1

6

0

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1

0

1

1

1

1

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1

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0

0

0

7

0

1

1

1

0

0

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1

1

1

1

1

1

1

8

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1

1

0

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1

1

1

1

0

0

1

1

9

0

1

1

1

0

1

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0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

熄灭

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

熄灭

1

1

1

X

X

X

X

锁      存

熄灭

表3-5-1

3．6显示原理简介

本显示电路采用静态方式显示，按照时间段分别把十位、个位送到各自的CD4511译码器中，CD4511的锁存器保持所送的数据，通过其输出端驱动各自的数码管，使所送的数据在数码管中显示。

PLC的输出步骤要求如下：

1）将所送的数据转换成BCD码。

2）先将所送的十位数值加到显示十位数的CD4511的A、B、C、D端，同时是该CD4511的LE端为低电平，显示个位数的CD4511的LE端为高电平。

3）在没有送个位数之前，再使显示十位数的CD4511的LE端为高电平，锁存送入的数据。

4）将所送的个位数值加到显示个位数的CD4511的A、B、C、D端，同时是该CD4511的LE端为低电平，显示个位数的CD4511的LE端为高电平。

5）再使显示十位数的CD4511的LE端为高电平，锁存送入的数据。

至此一个显示周期完成。

3.7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，让大家都很快明白。

其硬件组成结构图如图3-7-1所示:

数字量输出

声音输出信号

FX2N-32MR

数字量输入

主持人输入信号

抢答输