八人抢答器PLC控制系统设计Word文件下载.docx

1、抢答器，顾名思义就是用于比赛时，与对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科学技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升。目前, 形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构及学校, 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 进行抢答器设计，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。八人抢答器工作原理如下，我所设计的 PLC智能抢答器是适合八组选手或个人抢答的抢答器。为主持人设置2个按钮，用来控制何时开始抢答以及系统的复位，主持人发出开始抢答信号并按下启动按钮后（此时用绿灯闪烁指示可

2、以抢答），选手可抢答，实行优先抢答原则，几号选手最先按下就有回答权利，数码管就显示该组的编号，电铃发出声响指示抢答成功，并对其后的抢答信号封锁而不在响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。选手在主持人未按下启动按钮时选手提前抢答了，则视为违规抢答，违规时数码管显示其编号，电铃也发出声响，同时违规指示灯黄灯亮。当主持人按下抢答开始按钮时定时器开始计时（设定 10 秒）若 10秒限制到时仍无人抢答则音响电路发出声响，指示灯红灯亮以表示选手放弃该题。在抢答成功后，系统自动倒计时，同时数码管显示答题倒计时时间，该时间可根据需要调节，此设定为 30 秒，剩余时间为10秒时，指示灯

3、闪烁提示选手抓紧时间答题，选手必须在设定时间内完成答题，否则，蜂鸣器发出超时报警信号。 其中以上功能都通过编制的 PLC 程序来控制3个数码管以及一个蜂鸣器来实现。本抢答器系统虽是针对八路参赛选手设计的，但通过原理分析可知，它也完全适用于少于八路选手的抢答场合。当然，如果对外围电路及程序稍加修改，就很容易使之扩展成更多支路的抢答器。第二章 八人抢答器系统功能介绍与流程2.1八人抢答器系统的功能与设计要求（1）抢答器可同时供8组选手参加比赛； （2）具有违规提示功能：只有在主持人发出开始抢答指令后，选手才能开始抢答；（3）具有抢答限时及答题限时功能：在无人抢答及答题超时时都设置了提示信号；（4）

4、具有数码显示功能：能显示抢答选手的编号及答题倒计时时间。2.2 八人抢答器工作流程此设计分为正常答题、无人抢答、违规操作以及选手答题超时四方面的设计要求，由主持人控制台控制八路抢答选手的各项操作。（1）每当主持人发出开始抢答指令后，哪组选手最先按下抢答按钮，则数码管就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮、电铃提示信号（设持续3s），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才开始下一轮抢答。（2）违规抢答：选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管 1显示其编号，同时黄灯亮、电铃发出声响。（3）抢答限时：当主持人按下开始抢答按钮后，定时器 T

5、0开始计时 （设定 时 10s），若 10s时限到时仍无人抢答，则黄灯亮、电铃发出声响，以示选手放弃该题。（4）答题限时：在抢答成功后，答题计时开始，使数码管 2、3上显示答题倒计时时间 （该时间可根据需要调节，此处设定为 30s），数码管 2显示时间十位，数码管 3显示时间个位，选手必须在设定的时间内完成答题，否则，蜂鸣器以1hz的频率发出答题超时报警信号。数码管 2、数码管 3显示部分00。本设计总结了实际比赛的经验，并对选手犯规的可能性进行了全面的分析，并增加了数码管显示答题倒计时功能。具体工作的流程及过程中可能出现的情况见下图：第三章 八人抢答器硬件电路设计与连接3.1 PLC机型选择

6、步骤与原则机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。本设计的控制器采用日本三菱公司生产的PLC，选用FX2N-64MR。本次设计的输入端子共有10个，输出端子共使用25个，选用三菱FX2N-64MR输入输出留有一定裕量，并能够根据实际需要扩展输入输出端子，增加抢答器应用范围。PLC编程采用编程软件GX-Developer，编程语言简单好学，易于理解。3.2 七段显示数码管七段显示数码管采用分段显示。采用共阴（阳）极连接方法，分段与FX2N-64MR输出端口连接，当输出端子为高（低）电平时，对应的数码管段亮，当输出端子为低（高）电平时，对

7、应的数码管段不亮。本次课程设计采用共阴极连接方法。输出端子与数码管端子相连时需要连接电阻器（根据PLC输出电压以及数码管驱动电流选择阻值，使电流不超出数码管允许电流即可），已知数码管采用直流24V电源驱动，数码管压降为3.3V，流过数码管最大电流为2mA，依据公式R=（U-U1）/I,可得电阻为1.1K。3.3其他指示信号电气设备 手动开关为瞬动型（即按下得电，松开失电），用于主持人发出指令信号，选手发出抢答信号。本次课程设计共采用了10个手动开关作为PLC控制器的输入，为主持人分配了启动按钮、复位按钮，为八组选手分别分配了一个抢答按钮。 上图中所示为指示电气设备，指示灯分为红黄绿三种，分别指

8、示不同情况下选手抢答以及犯规的情况，电铃发出报警声，以便做到准确提示主持人，使其做到灵活反应。3.4 I/O口分配与硬件连接电路PLC的输入分配表如下：PLC输入端子端子功能说明PLC输入端子X000主持人启动按钮SB1X005选手五按钮SB6X001选手一按钮SB2X006选手六按钮SB7X002选手二按钮SB3X007选手七按钮SB8X003选手三按钮SB4X010选手八按钮SB9X004选手四按钮SB5X011主持人启动按钮SB10PLC的输出分配表如下：PLC输出端子Y000指示红灯Y010数码管1控制端子B4Y001指示绿灯Y011数码管1控制端子B5Y002指示黄灯Y012数码管1

9、控制端子B6Y003蜂鸣器Y013数码管2控制端子B0Y004数码管1控制端子B0Y014数码管2控制端子B1Y005数码管1控制端子B1Y015数码管2控制端子B2Y006数码管1控制端子B2Y016数码管2控制端子B3Y007数码管1控制端子B3Y017数码管2控制端子B4Y020数码管2控制端子B5Y030数码管3控制端子B6Y021数码管2控制端子B6COM1接电源正极Y022数码管3控制端子B0COM2Y023数码管3控制端子B1COM3Y024数码管3控制端子B2COM4Y025数码管3控制端子B3COM5Y026数码管3控制端子B4COM6Y027数码管3控制端子B5COM7上图

10、为硬件连接电路图。3.5八人抢答器所用元器件型号器件类型规格数量功能指示灯LED灯3（红黄绿）指示场上状态七段数码管KEC-40012BS3显示选手编号、倒计时电铃AH33-DL T2001报警电阻1.1K21限流按钮开关KAN-L610PLC输入状态变压器TC220/27V降低电压桥式整流器QL50-10-32-32整流第四章 软件编程设计4 .1 程序的编写与调试（一）主持人发出抢答指令，按下SB1（X000），计时器T0开始倒计时（设定为10s，可以根据实际需求修改），绿灯闪烁（共闪烁十次），提示选手们可以抢答。倒计时时间到，选手们按钮被封锁，此时不能抢答。电铃响两秒，红灯亮，提示主持人

11、无人抢答，此题作废。 （二）选手在主持人按下启动按钮、计时时间内抢答成功，实行优先抢答原则，抢答成功的选手按钮通过中间继电器自锁，其他选手按钮被封锁，此时不能抢答。选手抢答成功后，七段数码管显示选手号码，计时器T5开始倒计时（此处设定为30秒），给选手的答题设定一个时限，并且在数码管上显示倒计时时间。当剩余时间为十秒时，红灯闪烁，蜂鸣器发出滴滴声响。若选手未在规定的时间内答出题目，电铃发出连续两秒的声响，红灯提示主持人选手未答出题目，使主持人继续进行活动。（三）选手违规抢答 选手若在主持人未发出抢答指令前进行抢答，则视为犯规。此时黄灯亮提示主持人选手犯规，数码管1显示选手号码，使主持人明了哪组

12、选手犯规。主持人复位后，黄灯灭，继续下一轮抢答。（四） 选手抢答成功或犯规后，数码管1显示选手号码，由于数码管1采用分段控制方式，没有用译码指令，略显繁琐，但调试时可以一目了然的看出显示是否正确。但选手抢答成功后，其编号对应的数码管段便导通发光保证了比赛的公平公正，并且加快了比赛的进程。程序如下：（五）数码管2、3显示30s倒计时数码管2显示的为个位数字（0-9-8-0），当有选手抢答成功后，马上有输出中间继电器M12得电。由定时器T7到T16之间的逻辑互锁关系实现，举例说明，显示0过1秒后，T7动作切断M12，闭合M13显示9，同时T8计时1秒，时间到后，切断M13，闭合M14，显示8，同时计时1秒，依次循环。直到定时器T16，上文已提到，T16触点动作使得T7断电，从而其他定时器也断电，相当于复位功能，实现循环显示。数码管显示采用译码指令，程序简单。数码管3