PLC六路抢答器课程设计

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1、PLC六路抢答器课程设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN题目名称 基于PLC的六路抢答器设计课程名称专业方向课程设计学生姓名 卢彦学 号41系、专业信息工程系、电子信息工程 指导教师 余建坤2015 年 6 月 27 日摘要随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决， 诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。最初的抢答器是由优先 权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简 单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。因此，一种能够体现竞赛的公 开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成

2、为一种需求。本设计将以 PLC 为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子 的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化 其电路结构，其将以其控制方便，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，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。关键词：PLC；竞赛抢答器；七段译码器目录摘 要 I1 绪论 1课题研究背景 1课程设计研究内容 22 整体方案选择 3整体功能介绍 3竞赛抢答器控制要求 33 硬件电路设计 4控制特点分析 4外部接线图 54软件设计 6I/O 地址分配 6结构流程图 7梯形图设计与分析 8系统源程序 115程

3、序调试及分析 12程序运行过程分析说明 12调试结果 12总 结 13致 谢 14参考文献 151 绪论可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极 强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处 理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量 和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC 的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程 技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的 PLC 型号，然后进行 资源配置，设计控制系统。该设计为六路抢答器的PLC控制，主要介绍了

4、六路抢答器的工作原理，控制系统的 PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC程序。最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。 由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。课题研究背景目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字 电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数 字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，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 数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单

5、，反应灵敏，便 于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有 得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动 了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心 的部件成为主流。传统的普通抢答器主要存在一下缺点： 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对 没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电 子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定， 各路抢答信号的“竞争”能

6、力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公 平性。 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而出现了“漏洞”。现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器，它对采样获得的 各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。该 设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别对四个选手进行计分，并能够 对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器，更好的服 务于社会。课程设计研究内容系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能， 将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元

7、器件、绘制线路 图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计 中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计， 包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件 进行调试、测试，达到所需功能要求。在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构 化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的 选择可编程的PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。 硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参 数值，根据电路图在仿

8、真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目 的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用三菱 FX 可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。2 整体方案选择整体功能介绍知识竞赛抢答器，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，它的应用场合也随之增加；技术含量大 大提升；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、学校及企事业单位，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 进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要 改变输入

9、 PLC 的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。竞赛抢答器控制要求 知识竞赛抢答器能使 6 个队同时参加抢答。 设裁判队为裁判台，参赛对为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并且设有 裁判台开始按钮SBO和裁判台复位按钮SB7；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛指 示灯。1-6号参赛台分别对应按钮SB1-SB6及参赛指示灯L1-L6。 知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出 “开 始”并按下裁判台的开始按钮 SB0 后 15S 内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢 答，抢答器发出 “违规”信号。 15S 时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信 号，该题作废。在有队抢

10、答的情况下，则抢答器发出 “抢答”信号，数码管开始计时， 并由数码管显示出抢到题的参考队号，抢到题的队必须在60S内答完题，如60S内未 答完，则作超时处理。灯光与音响信号的意义如下：（见图2-1结构流程图） 音响叫（响1S）+某指示灯亮，由某参赛队正常抢答。 音响叫（响 1S） +某指示灯亮+总指示灯亮，某参赛队违规。 音响叫（响 1S） +裁判指示灯亮，无人抢答或答题超时。在某个题结束后，裁判员按下台上的复位按钮SB7，抢答器恢复原来的状态， 为下一轮抢答作好准备。各输出端口统一采用直流 24V 电源。3 硬件电路设计控制特点分析智能竞赛抢答器通过 PLC 进行按控制要求编程，其主要的输入

11、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。竞赛抢答器有八个输入信号（即八个按钮），九个输出信号（即六个灯管信 号、一个音响信号、二个指示灯数码管输出信号）。由上可知PLC共有： 八个输入点，九个输出点。系统控制结构框图如下图3-1 所示图3-1系统控制结构框图外部接线图IX 24V图 3-2 PLC 六路智能抢答器外部接线图分析：SA代表抢答开始”按钮对应输入寄存器XO, SB1-SB6代表6组参赛选手的 常开按钮，分别对应X1-X6，输出寄存器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

12、指示灯，各输出窗口统一采用直流24V电源。4 软件设计I/O 地址分配输入分配 开始抢答按钮 SA X0SB3 X3SB1X1SB2X2SB4X4SB5X5SB6X6复位按钮 X7输出分配 数码管显示 aY0数码管显示 b Y1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倒计时显示灯Y7Y10蜂鸣器七段译码管显示器如图所示bc图 4-1 七段译码管显示器启动指示灯 Y11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

13、、d、e、 f、g 亮显示数字 6。设置辅助继电器宣布开始 M8002定时器 T0结构流程图初始状4 态*复位违规抢答 状态：开始信 号发出前抢 答，音响叫（响1S） +某台正常抢答 状态：开始 信号发出 15s内，音 响叫（响无人应答 状态：开始 信号发出 15s内，音 响叫（响1F1F1F图4-2结构流程图当裁判按下开始按钮时，四个参赛对处于抢答状态，假如是一号参赛队先抢到题 目，PLC先判断抢答是否成功，若成功，则进行下一部看是否在规定的抢答时间内答 题，若在规定时间内，则答题结束；若超时，则提示主持人；如果抢答没有成功，则 判断是否抢答犯规，若法规，某法规台灯亮，总台灯亮出指令。梯形图

14、设计与分析MY311II ifl12LYd 13-1才YOUW1Su#Y(I1 iJIJiJI1I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YO、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YO、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YO、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YO、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YO、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X