plc五路抢答器的设计正文.docx

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plc五路抢答器的设计正文

PLC课程设计

——五路抢答器的设计

学院：

电气工程学院

班级：

09级自动化（3）班

姓名：

赵明

学号：

任课教师：

黄靖涛

一前言

近年来随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。

抢答器，顾名思义就是用于比赛时，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；更加方便可靠。

用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便。

抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。

本文介绍一种抢答器，能使五个人同时参加抢答,赛场中设有一个裁判台，五个参赛台.总体设计选用三菱PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。

二系统总体方案设计

2.1设计要求

1.由五组竟猜抢答，当主持人按下开始抢答按钮后，五组选手开始抢答，数码管开始显示九秒倒计时。

2.如果在九秒内无人抢答该题作废，再按抢答键无效；在抢答时间内如果有人抢答，抢答成功的选手的台前闪烁对应组号码，并报警鸣音，开始进行答题倒计时30秒，在有效答题时间内可以对对应组进行计分，有显示分数和总场积累分数的功能。

当这次答题结束后，主持人次按复位键后，开始进行新一轮抢答。

3.五组中，只有第一个按下的有效，其他按下的不生效，知道复位后，重新抢答。

2.2方案分析

抢答器设计是一个经典问题，有很多方法可以实现，可以采用数字电路，单片机系统，PLC系统来实现，相比之下PLC实现具有可靠性高，设计简单等特点。

由于系统有起动和停止选项，为了简单明了，将系统工作状态信号用辅助继电器M6来表示。

对于抢答部分，当X1-X7七个输入按钮中的某一个或两个按下之后，系统应该记录其状态，如果采用指示灯形式表示，可以直接将其输出给输出继电器Y，但是由于我们采用数码管输出显示，输出继电器部分已经被占用，所以此处我们采用辅助继电器M1-M5来记录抢答结果。

由于抢答是按钮为了信号长期有效，还需要将其自锁，又由于任何时刻，只有一组抢答有效，所以各辅助继电器又要进行互锁。

三控制原理及具体设计方案

3.1系统结构框图设计

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。

本次设计可大致分为3大部分：

抢答部分、倒计时及其显示部分、计分及其显示部分。

在抢答设计中，肯定要有自锁和互锁控制，自锁是为了保持信号长期有效，互锁是为了对组间互不影响；在倒计时显示部分中，主要采用时间继电器和mov指令来实现；计分环节是本次设计的难点，采用计数器累计计数，然后转换为BCD码再送入辅助继电器，再将段码送入数码管实现显示数字功能。

系统控制结构框图如下图3-1所示：

图3-1

3.2I/O分配表

根据任务要求及所选FXoN-40MRPLC和其他硬件（蜂鸣器、灯、数码显示管）的实际情况，I/O地址分配如下所示。

输入口：

按键1：

X0；按键2：

X1；

按键3：

X2按键4：

X3；

按键5：

X4复位开关：

输出口：

Y1LED数码管a段；Y2LED数码管b段；

Y3LED数码管c段；Y4LED数码管d段；

Y5LED数码管e段；Y6LED数码管f段；

Y7LED数码管g段；Y0总台的指示灯

3.3数码管显示部分

为了使LED数码管显示不同的数字，要把某些段的发光二极管点亮，这样就要为LED数码管提供代码，因为这些代码可使LED相应的段发光，从而显示不同字符，这些代码也称为段码。

本设计采用的是共阴极接地，该数码管外形及引脚如下图3.3所示；其具体显示字符及共阴极段码如下表2所示:

抢答器的传送数据

显示数字

共阴极段码

H3F

H06

H5B

H4F

H66

H6D

H7D

H7F

H6F

表28段LED段码

图3.3

3.4根据控制要求梯形图设计

方案一：

方案二

3.5指令表

语句步

指令

元件

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

Y0（蜂鸣器）

OUT

END

程序二：

语句步

指令

元件

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

ANI

OUT

Y0（蜂鸣器）

OUT

END

四调试过程总结

根据这次设计的要求及自己额外扩展的功能，经过这几天的努力和在老师同学的帮助下，基本达到了自己期待的目标，在这过程中遇到了不少的麻烦，下面来大致总结一下。

本次设计大致分为三块：

抢答、倒计时显示、各组分数显示。

在抢答这一块我采用了基本指令，根据设计要求，各组为按钮抢答，所以我先用按钮驱动辅助继电器M1~M5并将其自锁，组与组之间采用互锁，使其不能同时得电。

再根据七段数码管的特性，a~g分别对应于程序中的输出Y1~Y7，再看每个组号分别亮的时候要点亮那几段，再将五组整理在一起可知，Y1~Y7与M1~M5之间的关系，从而实现这一功能。

在这过程中我加了一点花样，在抢答成功后，由时间继电器T2和辅助继电器M8013完成闪烁功能，开始的3秒会闪烁对应的组号，后接着常亮。

在倒计时这一块，我主要采用时间继电器实现这一功能，当主持人按了开始按钮后开始计时（由于plc输出点数有限，抢答倒计时只设置了9秒），由mov指令将数字9对应的段码送入到Y10~Y17中，当1秒钟到后，由时间继电器切断这条mov指令，同时接通下条mov指令将数字8对应的段码送入到Y10~Y17中，如此循环到达倒计时目的。

当有组在规定的时间内抢答，则切断倒计时这一功能，当倒计时结束后，则由这一块中的最后一个时间继电器切断整个系统，只有主持人按复位按钮后才可以进行下一轮。

在计分显示这一块，是整个设计中最复杂的，开始采用的是三菱FX-2N中SEGD这一指令，它能将数字直接送到数码管中达到显示的目的，很方便，简洁。

但在FX-ON中，不支持这条指令，所以只能采用别的方法。

在单片机原理书中讲到过“LED数码管的显示原理”，里面说到了数码管段码与字节中各位对应关系，根据数字对应的共阴极代码段间的联系就能实现显示不同数字这一功能。

所以就采用了这一原理。

首先，各组计分的实现。

利用计数器来对计分按钮进行计数，由于数码管个数受限的原因，计分量程为0~9分，到计数达到9后，继续按按钮，计数器会清零，计数重新开始；由于计数器有断电保持原有计数的功能，所以各组间有累计计分的功能；每组对应一个计数器，C0~C4,计数中，由前面的辅助继电器M1~M5接通与之对应的计数器（M1~M5相互互锁，从而计分不可能同时进行），从而到达计数器之间互不影响，计分公平的目的。

其次，计分显示的实现。

由于要利用一个8段数码管显示五组不同的分数，开始是想到了，采用OUTY10之类的，但是每组都要用到，要是用基本指令，肯定特别复杂，或者有双线圈输出的可能，查阅了大量的资料发现在类似的情况下可以用BCD指令实现这一功能。

将各组计数器中的数值通过BCD指令转换为BCD码送给辅助继电器，这样每次计数将得到4个不同的数值，从而4个辅助继电器得电的情况也不一样，通过这4个辅助继电器得电的情况驱动mov指令，让相对应的段码送到数码管中，从而显示每组对应的分数。

例：

计数器记的数为1，则通过BCD转码后M23~M20的得电情况为：

0001，则由该指令

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:

航空航天大学出版社，2003.

[2]高勤.可编程控制器原理及应用（三菱机型）[M].北京:

电子工业出版社，2006.

[3]廖常初.PLC的编程方法与工程应用[M].重庆:

重庆大学出版社，2001.

[4]王　红.可编程控制器使用教程[M].北京:

电子工业出版社，2002.

[5]钟肇新等.可编程控制器原理及应用[M].广州:

华南理工大学出版社，2008.

[6]《三菱FX2n系列微型可编程控制器使用手册》

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