三路智力抢答器的plc控制.doc

佛山科学技术学院
课程设计任务书
　 　　专业 　 　 年级 　 班 　 　 　
1 设计题目
三路抢答器得PＬＣ控制
2 主要内容
该抢答器作为智力竞赛得品判装置,根据应答者抢答情况自动设定答题时间,并根据答题情况用灯光、声音显示其答题正确、错误及违规，在主持人得操作下,对答题者所显示得分数值进行加分、减分或违规扣分。
3 具体要求
1、　主持人提出问题按下启动按钮(开始抢答)后,若1０s内无人抢答,则有声音提示,说明该题无人抢答,自动作废。
2、 主持人提出问题在未按下启动按钮（开始抢答)之前抢答,则违规，抢答器报出违规信号,并作减分处理。
3、 主持人提出问题按下启动按钮(开始抢答)后，第一个按下按钮得信号有效,后按下得按钮信号无效。
４、 主持人按下计时按钮,开始计时。答题时间为1miｎ,答题过程中有灯光提示时间,时间到并有声音指示。
5、 抢答器有数码显示器显示各答题者得分数,由主持人控制,答对者加1０分,答错者减10分,违规者扣5分,减分计算中若出现负分作０分处理。
6、　答题完毕按下复位按钮，恢复抢答器原始状态,为下一轮抢答做好准备。
答题过程中灯光、音响得安排及注意事项见课程设计指导书。
在上述具体得要求下,完成硬件电路得制作与接线,PLC控制程序得设计及联机调试,直至满足要求。
4 进度安排
1、　理解课程设计内容及设计要求,查阅资料(第一周得星期一)。
2、　PLC外围硬件电路得制作与接线,构思设计方案（第一周得星期二至星期三)。
３、 PLC控制程序设计、程序调试及系统得总体调试,撰写课程设计报告(第一周得星期四至第二周星期四)。
4、 课程设计答辩、批改设计报告,登载成绩(第二周星期五)。
5 完成后应上交得材料
PLC外围硬件连接电路、程序清单及课程设计总结报告。
6 总评成绩
指导教师　 签名日期 　 年 月 　　日
系 主 任　 　　 审核日期 　　 　年 月 日
目录
摘要………………………………………………………………………0
一、系统设计及要求……………………………………………………1
二、硬件设计……………………………………………………………3
2、１硬件组成框图………………………………………………、…3
2、2硬件选取…………………………………………………、……4
2、2、1 三菱PLC可编程控制器……………………………、……4
2、2、2 控制及显示模………………………………………、、……4
2、2、3　　八字数码管………………………………………、…、……4
2、２、4 CD4５1１简介…………………………………………、、、……５
2、2、５ 数码管显示…………………………………………、、……6
三、设计…………………………………………………………、、…、…7
３、1 I/O端口…………………………………………………、、……７
3、2　主流程图………………………………………………………8
3、2、0梯形图说明……………………………………………、……9
3、2、1元件说明……………………………………………………1０
３、２、2初始化程序…………………………………………………11
3、２、3违规抢答程序及警报灯程序………………………………11
3、2、4启动按钮及无人应答程序…………………………………１2
3、2、5有效抢答与违规时抢答者灯亮程序………………………1２
３、2、6控制台绿灯点亮程序………………………………………13
3、２、7计时程序……………………… ……………………………1３
３、2、８有效加减法程序……………………………………………14
3、2、9违规减法程序………………………………………………15
3、2、1０防过违规程序及违规时单次减分、输出控制程序……、、16
3、2、1１输出显示程序…………………………………………、、…１６
3、2、12复位………………………………………………………、、1８
３、4调试时得出错及解决方案………………………………、、、…１8
四、个人总结………………………………………………………、…１9
参考文献…………………………………………………………、……２0
附录………………………………………………………………、……2１
摘要
近年来随着科技得飞速发展,PLＣ得应用不断地走向深入,同时带动传统得控制检测技术得不断更新,可编程控制器由于其优良得控制性能,极高得可靠性,在各行各业中得应用日益广泛普及。
本次设计就就是利用PＬＣ（Ｐｒoｇrammａbｌe　Ｌoｇｉc Cｏnｔｒolleｒ)对PLC控制智力抢答器进行控制。首先,拿到这个题目之后,我对本次设计进行了初步得思考。使自己对本次设计有一个大致得总体思路,然后仔细分析PLC控制得三路智力抢答器得工作原理,以及它得一些工作过程,分析后得出它主要需要完成主持人得控制、选手得抢答、计时及计分输出显示功能等。
该抢答器可作为智力竞赛得评判装置。可根据应答者抢答情况自动设定答题时间,并根据答题情况用灯光、声音显示其回答正确或错误,在工作人员操作下对答题者所显示得分数加分或减分。
关键词:智能控制;三路抢答器;PLC；计分
一、系统设计内容及要求
1、1抢答器功能:
三路智力抢答器有三个抢答按钮ＳB１～ＳB3,最先按下按钮有效,在此以后按下得按钮无效,伴有灯光、声音指示,并开始计时（答题时间),计时时间到(答题给定得时间)，声音提示停止答题。如果抢答者答题正确或错误,主持人或操作员按下加分键或减分键,将对显示分数值加分或减分。该控制器组成框图如图１－1所示。

图1-1
1、2抢答器设计要求
1、2、1抢答规则
1、 主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答)后，若10ｓ内无人抢答，则有声音提示，说明该题无人抢答,自动作废。
2、 　主持人提出问题在未按下启动按钮(开始抢答)之前抢答,则违规，抢答器报出违规信号,并作减分处理。
３、 主持人提出问题按下启动按钮(开始抢答)后,第一个按下按钮得信号有效，后按下得按钮信号无效。
4、 主持人按下计时按钮,开始计时。答题时间为1ｍin,答题过程中有灯光提示时间,时间到并有声音指示。
５、 抢答器有数码显示器显示各答题者得分数，由主持人控制,答对者加10分,答错者减１0分,违规者扣5分,减分计算中若出现负分作0分处理。
６、　　答题完毕按下复位按钮,恢复抢答器原来状态，为下一轮抢答做好准备。
7、 在抢答时间(10ｓ)内,除抢答者按下按钮外,其它按钮按下无效。只有在答题者回答问题且按下加分或减分按钮后，再按复位按钮才能进入下一轮抢答。
8、　　若出现违规，只有在按下违规减分按钮后,再复位才能进入下一轮抢答。
9、 若无人抢答,控制台绿灯点亮2s后,无需按下复位按钮自动进入下一轮抢答。
1、2、2　 控制台,抢答者灯光，声响说明
1、 抢答有效:抢答者灯亮、控制台绿灯及声响。
2、 　10ｓ无人应答：声响、控制台绿灯（HＬ４)点亮2s。
３、 违规:违规者灯亮、控制台红灯（HL５)亮及声响。
4、 答题过程:抢答者灯、控制台绿灯亮，50s后控制台绿灯闪烁。
5、　　答题时间到:抢答者灯亮,控制台绿灯灭及声响
6、 声响时间为１s。
1、2、3 加减分,违规扣分说明
抢答器由数码显示器显示每个答题者得分数,由主持人控制。
１、 答对者加10分,答错者减１0分，违规者扣5分。
2、　 减分计算中若出现负分作０分处理。
3、 　按加分按钮加１0分，按减分按钮减10分，按违规减分按钮减5分,最高分为90分（违规情况下最高分为９5分),最低分０分。
二、硬件设计
PLC
2、1硬件组成框图

输出
输入

灯光控制信号
主持人输入信号
抢答者输入信号
输出显示信号
声响控制信号

　 　 　 　 　 　 图、2－１
２、2硬件选取
2、２、１ 　三菱PLC可编程控制器
在本系统中,采用得就就是ＦX2N系列得可编程控制器,它由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。便小型得编程设计所用。
２、2、2 控制及显示模块
该模块主要由9个按钮、Ｉ/O输入输出口、6个数码显示管及6个CD45１1芯片焊接在电路板上。
该模块主要由导线与PＬC得输入输出触点、端相连接。使得我们可以方便地在按钮板块上实现SＢ０(复位X0）、SＢ１(1号抢答X1)、SB2(2号抢答X２）、SB3(3号抢答X３）、SB4(开始X4）、SB5(加分X5)、SＢ6(减分X6)、SB７(计时Ｘ7)、SB８(违规X1０)等按钮得功能。
2、2、3　　八字数码管
本显示电路主要由CＤ45１１译码器、LED数码管、电阻与直流电源四部分组成。显示时候只要将CＤ4511得A、B、C、D端输入得BCD码,通过译码、锁存与驱动,以十进制数在七段显示数码管中显示。
2、2、４ CＤ45１１简介
CD4511主要端子介绍如下:
①　　锁存部分有四位存储锁电路,由锁存允许端LE控制锁存,当LＥ=“0”时，锁存器直通,输出端随A～D端变化;当ＬE=“1”时,锁存器锁定,输出端保持不变。
② 熄灭控制端BＩ,当BI=“0”时,译码器输出全为“0”,即数码管熄灭。
③ 输出驱动部分就就是具有较大电流输出得NPN双极型晶体管,当推动LＥD数字显示器件时,一定要加限流电阻,限流电阻约20０Ω,由等测试输入端LT,可测试数码管得七段。当ＬE＝“0”时,显示数8,即各段均亮，则正常。
当输入得BCD码大于1０01时，七段显示输出全为“0”,数码管熄灭。CD4５11 管脚逻辑图如下图3-3-1所示。
图2-2

2、2、5 数码管显示电路

图2-3外围硬件连接图

图2-4

三、设计方案
3、1　I／Ｏ端口
3、１、１硬件与PLC对应端口地址
硬件输入模块
PＬC对应触点
复位按钮ＳB0
Ｘ０
1号抢答按钮ＳB1
X1
2号抢答按钮ＳＢ2
X２
3号抢答按钮SB3
Ｘ3
开始按钮SB4
X４
加分按钮ＳB5
X5
减分按钮SB６
X6
计时按钮ＳB7
X7
违规减分按钮SＢ８
X10
1号指示灯ＨL1
Y1２
2号指示灯HL2
Ｙ１3
3号指示灯HL3
Y14
控制台绿灯HL4
Ｙ1５
违规指示灯ＨL5
Y１6
蜂鸣器
Y1７
显示电路板
Ｙ0~Ｙ1１
　　 表3-1
３、1、2 I/O端子接线图
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X10
Y12
Y13
Y14
Y15
Y16
Y17

ABCD为译码器公共输入端

LE依次为6块译码器得锁存端子

HL1
HL2
HL3
HL4
HL5
蜂鸣器

SB0
SB1
SB2
SB3
SB4
SB5
SB6

SB7
SB8
A
Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y10

Y11

B
D
C
LE
LE
LE
LE
LE
LE
+
5V

　 　 　　 　 　 图３-１
3、2 主流程图

开始

N
就就是否按下开始按钮

Y

N

10s内就就是否有抢答者
N
就就是否有违规行为

Y
Y

锁定所有违规者
锁定第一抢答者

计时

违规减分

加减分

显 示

复位

图3-2

3、3梯形图说明
3、3、1元件说明
符号
作用
M0
按下启动按钮标志
M1
抢答有效标志
M2
正在进行答题标志
[M1０，M160]
中间寄存器,临时存储数据
[D0，D２］
每组分数得十位数得数据寄存器
[Ｄ3,Ｄ5］
每组分数得个位数得数据寄存器
C0
控制初始化赋值得次数为１次
C1
控制答题时间最后１0s得控制台绿灯闪烁次数
C2
控制提前答完时自动断开计时
Ｃ3
控制违规减分及其输出得次数为1次
［C4，C６]
锁定违规者
C7
违规减分得输出控制
[C８,Ｃ１0]
防止过违规
表3-2、元件说明
3、2、2初始化程序
当赋初值一次后,初始化程序自动断开,采用计数器 C0 控制
图3-3
３、2、3违规抢答程序及警报灯程序

我们认为违规行为处在主流程图得开始与判断就就是否按下开始按钮之间得按下抢答器行为;
C8、C9、C10就就是防止过违规行为。

图3-4

3、2、4启动按钮及无人应答程序
按下开始按钮X０04,进入抢答环节,１0s无人应答,进入声响(T1)及控制台绿灯(T２)点亮2s,并且自动复位。

图3-5
３、2、5有效抢答与违规时抢答者灯亮程序
开关T０就就是避免10ｓ无人应答后,在计时器T2时间内,有人进行抢答。
Y13、Ｙ14为互锁开关;
Ｃ４为违规时，违规者灯亮开关,C4常开开关允许多人在一轮抢答中违规。
图3-6
3、2、6控制台绿灯点亮程序
只有在有效抢答标志位M1得电,才能进入计时环节；
T6、T7为计时环节中得１0s灯闪烁得控制开关;
T0无人抢答时得灯亮控制开关；
　　 　　图3-7
3、2、6蜂鸣器程序
T0、Ｔ１无应答时得蜂鸣控制开关;
C1、T９为计时60s时间到得时候得蜂鸣控制开关；
图3-８
３、2、7计时程序
只有在有效抢答标志位M1得电,才能按下X7进行计时;
T6计时５0s进入绿灯闪烁得计时程序,同时使绿灯灭;
T7控制10s闪烁灯亮1ｓ,T８控制灯灭1s;
C１控制闪烁5次;

3、2、8有效加减分程序
图3-9
3、2、8有效加减法程序
首先对抢答者分数得十位数进行判断,就就是否被加数小于9或者被减数大于0,如果就就是,则进行加减法计算，如果否,则直接进入输出程序;
C2控制提前答完时，结束60s计时环节；

图3-10

图3-１1
3、2、９违规减法程序
首先对违规者分数得个位数进行判断就就是否等于5,如果就就是,则直接进行个位数减５计算、如果否,再次对违规者分数得十位数进行判断就就是否大于0，如果就就是，则进行十位数减1,个位数加5运算,如果否,直接进行输出显示;
图３-１2
图3-13
3、2、10防过违规程序及违规时单次减分、输出控制程序
当按下违规减分按钮之后,未复位之前，再次按下抢答器行为视为无效输入行为;
计数器C3控制违规减分程序及输出控制程序在复位前只能单次执行;
计数器C8、C9、C10就就是避免当有违规行为时,并且已经进行了违规减分按钮,但未复位之前，没有违规者按下抢答器为无效输入;
［ＲSＴ C7]指令为违规减分输出显示开始指令。

图3-１4
3、２、11输出显示程序
当赋初始值或者一轮输出分数后，C7计１,不清零,只有在有违规情况下，按下违规减分按钮Ｃ7清零复位,从而实现控制违规减分得输出显示及输出显示次数;
T20为Y０４置0、输出显示延时１ｍs;
T21为Y04置1延时1ｍｓ,从而避免第二个输出得数字影响前面一个数码管得显示；
……、、
图３-15
图3-１6
输出显示最后一个计时器Ｔ30计时后,计时器自动复位-［ZRST T20 T3０]
C７控制违规减分得输出显示及输出显示次数;
3、２、1２复位
图3-17
3、４调试时得出错及解决方案
　 1、灯、蜂鸣器没有动作,就就是由于PLＣ输出端得没有接VＣC端口;
2按下加减按钮时，被加数或者被减数,直接被加到9或者被减到0,就就是由于按下加减按钮，加法指令或者减法指令被多次执行，解决方法才用加法上升沿有效或者减法上升沿有效指令;
3、当主持人按错加减法时,无法复原回原来分数,采用计时后，可以多次按下加减法按钮,并使之有效,可以多次输出;
4、当按下违规减分按钮后,未复位前,再次按下违规减分按钮时,违规减分指令不再执行，但可以输出显示指令再次执行,解决方法:当违规减分输出已经执行一次,采用计时器C3计１,用来断开Ｘ１0得通电状态、;
5、显示输出时,出现无法锁存,所有数码管显示得数字为最后一个输出得数字,就就是由于Ｙ4、Y5、Ｙ6、Y7、Y10在执行置零后没有恢复置1;
6、显示输出时,经常无端出现置零现象,在电脑上已经锁存了,无法改变数字,就就是由于输出显示程序太过于复杂,程序不稳定导致,继续进行程序优化、简化可以解决。
四、个人总结
通过这次设计实践。我学会了pｌc得基本编程方法,对pｌc得工作原理与使用方法也有了更深刻得理解。在对理论得运用中,提高了我们得工程素质,在没有做实践设计以前，我们对知道得撑握都就就是思想上得,对一些细节不加重视,当我们把自己想出来得程序与到plc中得时候，问题出现了，不就就是不能运行，就就就是运行得结果与要求得结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现得问题，我们对plｃ 得理解得到加强,瞧到了实践与理论得差距。
此次设计以分组得方式进行，我们做得就就是三路智力抢答器得ｐlｃ控制系统。由于平时大家都就就是学理论,没有过实际开发设计得经验,拿到得时候都不知道怎么做。但通过各方面得查资料并学习。我们基本学会了ｐｌｃ设计得步聚与基本方法。分组工作得方式给了我与同学合作得机会,提高了与人合作得意识与能力。
参考文献
［１］ 方清城、可编程序控制器课程设计指导书[M]、佛山:佛山科学技术学院　机电与信息工程学院,
［2] 史国生、电气控制与可编程控制器技术（第二版）[M］、北京：化学工业出版社。
附录