三路智力搶答器PLC控制

1、三路智力搶答器三菱fx on 系列 plc 課程設計說明書學院機電工程學院班級09 電氣本一姓名趙輝學號90513002 摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展， plc 的應用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術的不斷更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中的應用日益廣泛普及。本次設計是利用 plc （programmable logic controller）對plc 控制智力搶答器進行控制。首先，選擇這個題目之后，我對本次設計進行了全面的思考。使自己對本次設計有一個大致的總體思路，然后仔細分析plc 控制的三路智力搶答器的工作原理， 以及它的一些工作過程， 分析后得

2、出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、計時及計分輸出顯示功能等。關鍵詞：智能 控制; 三路搶答器 ;plc;計分目錄1 前言4 2 系統(tǒng)設計內容及要求4 21 概述4 22 設計要求5 23 設計任務6 3 搶答器硬件系統(tǒng)設計6 3.1 控制系統(tǒng)選取6 3.2 控制系統(tǒng)的硬件組成6 3.3 硬件 i/o 地址分配 7 3.4 硬件系統(tǒng)接線圖8 3.5 硬件接線分析9 4 搶答器軟件系統(tǒng)設計9 4.1 整體設計 9 4.2 plc 控制程序9 5 仿真 18 6 結論21 參考文獻22 1 前言目前國內外市場上已有很多類型的知識競賽搶答器，其大致采用模擬電路、數(shù)字電路、 單片機或者 plc芯

3、片、計算機控制系統(tǒng)等四類產品。對于采用模擬電路或者數(shù)字電路的產品， 其技術相當成熟。 但是隨著功能的增多， 電路也越復雜，并且成本偏高， 故障率高， 顯示方式簡單或者沒有， 無法準確判斷搶按按鈕的行為，也不便于參數(shù)調節(jié)及其功能的升級換代。對于計算機控制系統(tǒng)來說， 其程序簡單，反應靈敏， 便于參數(shù)調節(jié)及其功能的升級換代，但鑒于其必須配合計算機實用，可操作性差，沒有得到廣泛的應用。而對于科技飛速發(fā)展的今天，plc 、單片機應用的不斷深入， 帶動了傳統(tǒng)控制檢測技術的不斷更新，并鑒于其本身具有的優(yōu)點，以 plc 、單片機為核心的部件成為主流。傳統(tǒng)的普通搶答器主要存在一下缺點： 在一次搶答過程中，當出現(xiàn)

4、超前違規(guī)搶答時，只能處理違規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效信號不能進行處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。 當有多個違規(guī)搶答時，優(yōu)先編碼電路只能選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的 “競爭”選擇其中一個。 對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定，各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質上也有優(yōu)先權。普通搶答器存在不公平性。 當有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器只能“抓住”其中一個違規(guī)者。因而出現(xiàn)了“漏洞”?？删幊炭刂破魇且杂嬎銠C為核心的通用自動控制裝置，它的功能強、 可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、

5、記數(shù)和算術運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/ 輸出來控制機械設備或生產過程。 plc的學習比一般編程學習困難在于，要完成一個控制系統(tǒng)不僅需要掌握一定的編程技術，更為重要的是要知道如何針對實際應用的需要選擇合適的plc型號，然后進行資源配置，設計控制系統(tǒng)。最后，在該設計過程中給予極大鼓勵和幫助的老師、同學，在此表示衷心的感謝。由于在設計過程中存在許多不足，希望老師指正。2 系統(tǒng)設計內容及要求21 概述該搶答器可作為智力競賽的評判裝置。根據應答者搶答情況自動設定答題時間，并根據答題情況用燈光、 聲音顯示其回答正確或錯誤，在工作人員操作下對答題者所顯示的分數(shù)加分或減分。三路智力搶答器有三個搶答按鈕

6、sb1sb3 ，最先按下按鈕有效，在此以后按下的按鈕無效， 伴有燈光、 聲音指示，并開始計時 （答題時間），計時時間到（答題給定的時間），聲音提示停止答題。如果搶答者答題正確或錯誤，主持人或操作員按下加分鍵或減分鍵， 將對顯示分數(shù)值加分或減分。 該控制器組成框圖如圖1 所示。開始復位停止加/ 減+-hasb0sahl1hl2sb1sb2sb3123主持人plc 控制器圖 1 三路智力搶答器組成框圖22 設計要求1按下啟動按鈕（開始搶答）后，若10s 內無人搶答，則搶答器自動撤消搶答信號（有聲音提示） ，說明該題無人搶答，自動作廢。2按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個按下按鈕的信號有效，其余信號

7、（后按下的）無效，有效信號用燈光和聲音指示。3若有人搶答即按下任意一個搶答按鈕，從按下按鈕開始計時，在答題時間（約 1min）完畢時，有燈光和聲音信號提示答題時間到。4三路搶答器應有燈顯示和分數(shù)值顯示，對答題正確或錯誤者，在操作人員的控制下，可對其加10 分或減 10 分。加分可達最大分值是99 分，減分可達最少分值是 00 分。工作流程如圖2 所示。加減分分答題顯示正確或錯誤判斷第一搶答者有搶答開始出題重新出題ny圖 2 三路搶答器工作流程示意圖23 設計任務（分課程設計部分和實踐部分）（一）課程設計部分1完成 plc 電氣控制原理設計（原理圖和i/o 表）2完成 plc 及相關電器選擇（明

8、細表）3完成 plc 程序設計（梯形圖）4完成設計說明書及其他資料（二）實踐部分1. 控制系統(tǒng)輸入輸出部分連線2. 可編程控制器程序輸入、修改、調試及運行3 搶答器硬件系統(tǒng)設計3.1 控制系統(tǒng)選取搶答器對時間間隔的要求很高， 而且多在會議、 答辯賽等一些正規(guī)的需要進行搶答的場合中使用， 所以對設備的精準性和可靠性要求很高。為此，我們對將采用的控制系統(tǒng)進行了全面的分析對比?？删幊炭刂破鳎╬lc ）是由工業(yè)微型計算機、輸入, 輸出設備、 保護及抗干擾隔離電路等構成的微機控制裝置，具有順序、周期性工作的特征，從應用角度看可編程控制器具有如下特點：1、可靠性高2、體積小3、通用性好4、使用方便fx2n

9、系列: 是三菱 plc是 fx家族中最先進的系列。 具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力硬件系統(tǒng)分別選擇4 個電鈴， 6 個燈。 3 個七段數(shù)碼顯示管（七段數(shù)碼顯示管用 7 位的信號驅動。 在實際應用中可以用三菱plc指令 segd. 只需要用一個數(shù)據寄存器 d） 。i/o 接口分別為 7 個輸入繼電器 x,27 個輸出繼電器 y.所以選擇三菱 plc的fx on 系列。在使用方面用軟件gx developer. 輸入程序變換看是否有錯誤。如果有錯誤繼續(xù)修改。沒有通過計算機寫入plc運行調試。使用很方便。3.2 控制系統(tǒng)的硬件組成

10、在搶答器的工作過程中， 主控單元的主要控制對象首先是輸入信號，控制系統(tǒng)就是判別這個事件有沒有發(fā)生，不同的情況給出不同的結果， 讓大家都很快明白。其硬件組成結構圖如圖3 所示: 3.3 硬件 i/o 地址分配根據任務要求及所選fx on( 考慮 20% 接口裕量 ) 和其他硬件（電鈴，燈，七段數(shù)碼顯示管） plc的 i/o 地址分配如圖 4（見下頁）表 1 三路智力搶答器輸入輸出口分配表輸入信號輸出信號輸入設備 /符號plc 輸入點輸出設備 /符號plc 輸出點主持人復位 /停止開關sb0 x0 plc 控制器電源接通指示hl1 y0 數(shù)字量輸出聲音輸出信號fx on 數(shù)字量輸入主持人輸入信號搶

11、答輸入信號分數(shù)顯示輸出信號10秒和60秒輸出信號指示燈輸出信號圖 3 硬件系統(tǒng)主持人復位 /停止開關sa x0 plc 控制器電源接通指示hl1 y0 主持人按搶答開始按鈕sb0 x1搶答信號燈、控制聲音（ha ）y1 主持人加分按鈕(+) x21 號燈光和聲音y2 主持人減分按鈕(-) x32 號燈光和聲音y3 第 1 號搶答按鈕 (sb1) x43 號燈光和聲音y4 第 2 號搶答按鈕 (sb2) x5答題時間已到hl2 y5 第 3 號搶答按鈕 (sb3) x6搶答時間到指示燈hl3 y6 1 號分數(shù)顯示2 號分數(shù)顯示3 號分數(shù)顯示y10-y16 y20-y26 y30-y36 3.4

12、硬件系統(tǒng)接線圖根據 i/o 分配和 plc 型號做出硬件接線圖3.5 硬件接線分析為了硬件電路接線方便， sb0搶答的開始按鈕，對應輸入點為 x1輸出點為 y0。sb1 、sb2 、sb3分別對應三個參賽對號，輸入點分別x4、x5、x6，輸出點分別為y2、y3、y4。sa為搶答的復位按鈕，對應輸入點為x0。數(shù)碼管 1 顯示輸出點為y10-y16。數(shù)碼管 2 顯示輸出點為 y20-y26。數(shù)碼管 3 顯示輸出點為 y30-y36。plc與數(shù)碼管采用串電阻直接連接方式。4 搶答器軟件系統(tǒng)設計4.1 整體設計根據 plc智能搶答器的控制要求，應用程序采用一體化結構。通過plc控制程序來實現(xiàn)整體的運行

13、，系統(tǒng)僅需要少量的按鈕和接口，一般的plc配置都可運行。該系統(tǒng)本著簡單易懂、可靠性強、適應性強等方面進行設計。在搶答時只需按動按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動顯示組號以及倒計時時間。安全、可靠、省時、省力、價格便宜。控制軟件應用 gx-developer 編程軟件，采用梯形圖語言編寫, 工作系統(tǒng)自動控制流程框圖如圖 5 所示。根據系統(tǒng)控制要求，進行針對性設計，要充分保證系統(tǒng)的安全，保證整個系統(tǒng)的運行安全可靠。自動條件下，必須復位后在滿足自動條件下才能進行自動運行程序， 當中充分應用各個過程的互鎖來保證系統(tǒng)的安全。4.2 plc 控制程序為了編程結構的簡單、明了在主程序中引用了中間繼電器，x

14、4x6分別為三組選手的搶答信號，同時我們用中間繼電器m1,m2,m3進行互鎖功能，以保證每個選手公平搶答。主持人控制臺有x1按鈕用以搶答開始， x0按鈕為復位按鈕。4.2.1 主持人開始復位初始化在主持人按復位按鈕x0時, 復位 m1 、m2/m3/m108/m109。如圖 1 所示。圖（1）4.2.2 三組搶答者搶答程序（圖2）主持人按下?lián)尨鸢粹ox1，通過互鎖程序，使得當搶答者按下按鈕時不會出現(xiàn)沖突，而若 10s 內無人搶答，則會自動復位m0 ，搶答者按下按鈕無效。當搶答成功后，自己的搶答成功燈點亮。答題時間到60s 時，答題時間到燈 y5點亮。圖（ 2）4.2.3 加減分程序（圖 3）當搶

15、答成功后，則置位m1或 m2或 m3 ，主持人按 x2或 x3 進行加分減分，當加到 9 時，再加就會到 0，此時將不會再加，除非主持人按下復位按鈕x0，當減到 0 時，此時也不會再減，但是可以加。這樣對于主持人來講比較方便。圖（ 3）4.2.4 加減分顯示程序圖（4）用兩個移位指令（這里僅顯示了搶答者1 的顯示程序）4.2.5 搶答器總程序省略部分程序（因為 2、3 號答題者顯示程序與 1 完全相同）5 軟件仿真（僅對加分減分程序和搶答程序仿真）按一下 x2后顯示數(shù)字 1 再按一下 x3后顯示數(shù)字 0 上圖是加分減分程序仿真下圖為按下?lián)尨鸢粹ox1時， 1 號搶答按鈕 x3也按下后的信號燈及聲音的仿真結果搶答成功定時器開始計時，1 號搶答成功信號燈y2 點亮，其他燈不點亮6 結論通過本次課程設計， 熟識了 plc在生活中的廣泛應用， 以及其對于普通的數(shù)字電路控制、 單片機控制的優(yōu)越性， 使我們不必擔心不了解太多的硬件知識，及數(shù)電知識而方便的進行編程控制，懂得了plc易用性。在進行課程設計時，我通過嚴格要求自己，從而進行每個環(huán)節(jié)的仔細審查，編程，檢查，調試，系統(tǒng)的了解了plc的應用過程，也使自己能夠通過學習gx developer 軟件及其仿真軟件，進行編程調試。當然