基于PLC的竞赛抢答器Word格式.docx

基于PLC的竞赛抢答器Word格式.docx

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2.1整体功能介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.2设计任务及控制要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

3硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

3.1控制特点分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

3.2PLC的编程元件介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

3.3外部硬件接线图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

4软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

4.1根据控制要求进行梯形图设计．．．．．．．．．．．．．．．．．10

4.2指令表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

5课程设计的总结与体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

6参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1绪论

在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。

目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。

这些抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，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功能的升级换代。

近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。

可编程控制器是以微机技术为基础发展起来的新一代控制装置，是实现自动化控制的理想工具之一，它有着传统继电接触控制无法比拟的优点，因而在控制领域中得到了广泛应用，若采用可编程控制器制作抢答器，则比用逻辑电路和继电器制作的抢答器具有更多的优点，其结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，定时准确，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活。

本设计就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，PLC的性能优势必会使得竞赛真正达到公正、公平、公开

2课程内容及设计方案

2.1整体功能介绍

知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于知识竞赛时，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，他的应用场合也随之增加；

技术含量大大提升；

性能更加方便可靠。

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、学校等各行各业,在一定程度上丰富了人们的业余生活。

用PLC进行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。

竞赛时每名选手有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存、显示的功能。

抢答开始后，若有选手按抢答按钮，刚该选手指示灯亮，并在数码管上显示相应编号，扬声器发出音响提示。

同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清0为止。

2.2设计任务及控制要求

设计任务：

设计6路智能抢答器

控制要求：

（1）竞赛共设6个组，每个参赛组拥有一个常开按钮，分别设为SB1-SB6，并共用1个蜂鸣器和1个七段数码管显示器。

（2）参赛选手如要抢答主持人提出的问题，必须在主持人宣布“开始”，并且按下“抢答开始”按钮后，由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮，此时8段数码管显示器会显示最先按下按钮的组号，同时蜂鸣器发出声响，并锁住抢答器，使其它组再按也无效;

（3）当主持人按下复位按钮响应后，数码管显示器熄灭，蜂鸣器停止发出声响，参赛选手开始回答问题，同时倒计时指示灯点亮;

（4）参赛选手必须在规定的时间内（60s倒计时指示灯点亮期间）回答问题;

（5）当倒计时结束时，指示灯熄灭，同时蜂鸣器发出声响提示时间到，此时参数选手应立即停止答题。

3硬件电路设计

3.1控制特点分析

知识竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程，其主要的输入就是通过主持人和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心（PLC），PLC将根据接收到的信号作出相应的响应。

抢答器共有八个输入信号（即八个抢答按钮），十个输出信号（即七个数码管、两个指示灯信号、一个蜂鸣器）。

故PLC共有八个输入点，十个输出点。

其下是总体设计流程：

图3-1总体设计流程图

3.2PLC的编程元件介绍

（一）I/O地址分配

输入分配开始抢答按钮SAX0

SB1X1

SB2X2

SB3X3

SB4X4

SB5X5

SB6X6

复位按钮X7

输出分配数码管显示aY0

数码管显示bY1

数码管显示cY2

数码管显示dY3

数码管显示eY4

数码管显示fY5

数码管显示gY6

倒计时指示灯Y7

蜂鸣器Y10

启动指示灯Y11

七段数码管显示器如图3-2所示：

图3-2七段数码管

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；

（二）设置辅助继电器

宣布“开始”M8002；

定时器TT0

3.3外部硬件接线图：

如图3-3所示

图3-3系统的PLC外部接线图

分析：

SA代表“抢答开始”按钮对应输入继存器X0，SB1-SB6代表6组参赛选手的常开按钮，分别对应X1-X6，输出继存器Y0-Y6分别对应显示器a-g，Y11为启动指示灯，Y10为蜂鸣器，Y7为倒计时指示灯，各输出端口统一采用直流24V电源。

图3-3工作流程图

4软件设计

4.1根据控制要求进行梯形图设计（梯形图如下）

图4-1梯形图

程序运行过程分析：

主持人宣布开始，即启动M8002，并且按下“抢答开始”按钮X0后，点亮启动指示灯Y11；

在启动指示灯被点亮的前提下，按下X1，显示管b、c亮，显示数字1，即Y1、Y2有输出，并与Y0、Y3、Y4、Y5、Y6的常闭触点串联构成互锁，保证b、c亮时，a、d、e、f、g不亮，串联复位开关X7常闭触点，用于停止，X1与蜂鸣器输出继电器Y10并联，用于自保持，锁住抢答器，使其他按钮无效；

同样，按下X2，显示管a、b、d、e、g亮，显示数字2，即Y0、Y1、Y3、Y4、Y6有输出，串联Y2、Y5、的常闭触点构成互锁，保证a、b、d、e、g亮时，c、f不亮；

按下X3，显示管a、b、c、d、g亮，显示数字3，即Y0、Y1、Y2、Y3、Y6有输出，串联Y4、Y5、的常闭触点构成互锁，保证a、b、c、d、g亮时，e、f不亮；

按下X4，显示管b、c、f、g亮，显示数字4，即Y1、Y2、Y5、Y6有输出，串联Y0、Y3、Y4的常闭触点构成互锁，保证b、c、f、g亮时，a、d、e不亮；

按下X5，显示管a、c、d、f、g亮，显示数字5，即Y0、Y2、Y3、Y5、Y6有输出，串联Y1、Y4、的常闭触点构成互锁，保证a、c、d、f、g亮时，b、e不亮；

按下X6，显示管a、c、d、e、f、g亮，显示数字6，即Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6有输出，串联Y1的常闭触点构成互锁，保证a、c、d、e、f、g亮时，b不亮。

4.2指令表

LDM8002

ANDX0

OUTY11

LDX1

ORIX2

ORIX3

ORIX4

ORIX5

ORIX6

ANIX7

ORT0

OUTY10

ORY10

ANDY11

ANIY0

ANIY3

ANIY4

ANIY5

ANIY6

LDX2

ANIY2

ORB

LDX3

LDX4

OUTY1

LDX5

ANIY1

LDX6

OUTY2

OUTY3

OUTY0

OUTY4

OUTY5

ANI