抢答器可编程控制设计

福建电力职业技术学院 课 程 设 计 题目 专业班次 10 三 电气 1 班 姓 名 学 号 201001033144 指导教师 学 期 2012 2013 学年第 1 学期 日 期 2012 9 第一章第一章 可编程可编程 PLCPLC 概述及设计内容概述及设计内容 1 1 PLC 概述概述 可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller PLC 它采用一类 可编程的存储器 用于其内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计 数与算术操作等面向用户的指令 并通过数字或模拟式输入 输出控制各种类型 的机械或生产过程 1 2抢抢答器的背景及意答器的背景及意义义 近年来随着科技的飞速发展 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 对于抢答器其广泛用于电视台 商 业机构 企事业工会组织 俱乐部及等单位组织举办各种知识 技术竞赛及文 娱活动时作抢答之用 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 并且给人的视觉效果非常好 是各单位开展素质教育 精神文 明 娱乐活动的必备产品 抢答器广泛用于电视台 商业机构及 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 本文介绍一种数字式抢答器 能使五个组 同时参加抢答 赛场中设有 1 个裁判台 5 个参赛台 分别为 1 号 2 号 3 号 4 号 5 号参赛台 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 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 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 PLC 的控制 程序 便可改变竞赛抢答器的抢答方案 第二章第二章 设计的主要方案设计的主要方案 2 1 抢抢答器的控制要求答器的控制要求 设计一组抢答器 由 1 个主持人台和 5 组竞赛抢答台组成 1 主持人按下开始按钮时 开始指示灯亮方可抢答 否则违规 对应组 的指示灯闪烁 2 5 组竞赛组各有 1 个对应的抢答按钮 当某一组按下抢答按钮后 该 组前面的显示灯亮 并发出响铃声 同时锁住其他组的抢答器 使其他组抢答 无效 3 30 秒无人抢答 有蜂鸣器响 表示此题作废 4 主持人台设有复位按钮 复位后可重新抢答 2 2 抢抢答器答器 PLC 控制思路控制思路 1 知识竞赛抢答器能使 5 个组同时参加抢答 2 设主持人为裁判台 参赛对为参赛台 裁判台设有响铃 蜂鸣器和 裁判灯 并且设有裁判台开始按钮 SB0 和裁判台复位按钮 SB1 参赛台设有 参赛台抢答按钮以及参赛台灯 1 5 号参赛台分别对应按钮 SB2 SB6 及参赛 台灯 EL1 EL5 3 知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则 出题后 各组抢答必须在主 持人说出 开始 并按下裁判台的开始按钮 SB0 后抢答灯 HL0 亮起 30S 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 30S 时间 到 如无队抢答 则抢答器给出时间已到信号 该题作废 4 灯光与响铃 蜂鸣器信号的意义如下 1 响铃叫 某台灯亮 由某参赛队正常抢答 2 蜂鸣器响抢答时间已过或某参赛队违规 5 在某个题结束后 裁判员按下台上的复位按钮 SB1 抢答器恢复原 来的状态 为下一轮抢答作好准备 6 各输出端口统一采用直流 24V 电源 第三章第三章 硬件设计硬件设计 3 1 抢抢答器的可答器的可编编程控制硬件程控制硬件选择选择 PLC 通信下载 主持人按钮 表示选手的各色灯 各选手按钮 正电源接 PLC 实验箱上的COM 负电源接电路板上的 COM 24V 电源 串口 蜂鸣器 开始抢答灯 响铃 图 3 1 系统组成框图 本课题抢答器的可编程控制硬件选择具体如下 1 PLC 的选型 通过分析控制任务 这个控制系统共需要 7 输入和 8 输出 因为三菱 PLC 有体积极小 灵活多变的系统配置 功能强 使用方便等优点 所以选的三菱 PLC 型号为 FX2N 16MR 001 8 输入点 8 输出点 2 蜂鸣器的选型 选用华邦 78we 3 响铃的选择 响铃选用迷你小音箱现代 H 20 4 按钮开关 五小组使用的按钮五个 施耐德 XB2BA C 平头按钮 弹簧 复位 XB2BA11C 白色 1 常开 XB2BA21C 黑色 1 常开 XB2BA31C 绿色 1 常开 XB2BA51C 黄色 1 常开 XB2BA61C 蓝色 1 常开 主持人按钮两个 施耐德 XB2BA C 平头按钮 带功能符号的弹簧复位 XB2BA3311C 绿色 1 常开 XB2BA3341C 白色 1 常开 5 抢答灯 5 个相同的 LED 灯 一个 LED 彩灯 3 2 抢抢答器答器 I O 口分配表口分配表 根据系统控制任务要求 可以写出系统的 I O 口的地址分配 如下表 表 1 I O 分配表 3 3 抢抢答器答器 I O 口接口接线图线图 根据系统控制要求及 I O 口的地址分配 可以画出 I O 口的接线图 如 下图 SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 PLC内部 COMCOM HLO HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HA0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 HA1 24V 图 3 3 竞赛抢答系统 I O 接线图 类别电器元件PLC 软元件功能 按钮 SB0 X0 开始抢答 按钮 SB1 X1 停止复位 按钮 SB2 X2 第一组抢答 输入 I 按钮 SB3 X3 第二组抢答 按钮 SB4 X4 第三组抢答 按钮 SB5 X5 第四组抢答 按钮 SB6 X6 第五组抢答 灯 HL0 Y0 抢答开始 灯 HL1 Y1 第一组抢答成功 灯 HL2 Y2 第二组抢答成功 输出 O 灯 HL3 Y3 第三组抢答成功 灯 HL4 Y4 第四组抢答成功 灯 HL5 Y5 第五组抢答成功 蜂鸣器 HA0 Y6 抢答时间已过 铃 HA1 Y7 抢答成功铃响 3 4 抢抢答器控制面板答器控制面板 主持人与各小组的抢答器的按钮控制面板 如下图 停止复位 1 2 345 响铃 蜂鸣器 开始 各小组抢答灯 抢答灯 图 3 4 主持人与小组的抢答按钮 第四章第四章 软件设计软件设计 4 1 抢抢答器可答器可编编程控制的梯形程控制的梯形图图 梯形图程序设计如图 4 1 所示 其设计思路如下 X0 Y0 X1 Y0 T0K300 Y6 T0X1Y1Y2Y3Y4Y5 T2 T1K5 K5T2 T1 X2 M0 X1Y0 M0 X1Y0 M1 M2 M3 M4 END X3 X4 X5 X6 M4 M3 M2 M1 X1Y0 X1Y0 X1Y0 X2T2 Y1 M0 X1 Y0 Y2Y3Y4Y5 Y1 T2X1 Y0 Y1Y3Y4Y5 Y2 T2X1 Y0 Y1Y2Y4Y5 Y3 X3 Y2 M1 T2 X1 Y0 Y1Y2Y3Y5 Y4 T2X1 Y0 Y1Y2Y3Y4 Y5 X4 Y2 M2 X5 X6 Y4 M3 M4 Y5 第一组抢答灯 第二组抢答灯 第三组抢答灯 第四组抢答灯 第五组抢答灯 抢答开始灯 蜂鸣器 X2 X3 X4 X5 X6 M5 M5 Y7 抢答响铃 X1 Y7 图 4 1 抢答系统梯形图 4 2 抢抢答器可答器可编编程控制的指令表程控制的指令表 控制根据梯形图写出指令表如图 4 2 所示 如下图 LD T0 ANI X 1 ANI Y 1 ANI Y 2 ANI Y 3 ANI Y 4 ANI Y 5 LD T2 OUT T 1 LDI T 2 OUT T 1 LD X0 OR Y0 ANI X 1 OUT Y 0 LD X2 OR M 0 ANI X 1 ANI Y 0 OUT M 0 LD X3 OR M 1 ANI X 1 ANI Y 0 OUT M 1 LD X4 OR M 2 ANI X 1 ANI Y 0 OUT M 2 LD X5 OR M 3 ANI X 1 ANI Y 0 OUT M 3 LD X6 OR M 4 ANI X 1 ANI Y 0 OUT M 4 END LD X2 OR X3 OR X4 OR X5 OR X6 OUT M5 LD M5 OR Y7 ANI X1 OUT Y7 LD X2 OR Y1 OR M0 ORB LD T2 OR Y0 ANI X1 ANI Y2 ANI Y3 ANI Y4 ANI Y5 OUT Y1 LD X3 OR Y2 OR M1 ORB LD T2 OR Y0 ANI X1 ANI Y1 ANI Y3 ANI Y4 ANI Y5 OUT Y2 LD X4 OR Y3 OR M2 ORB LD T2 OR Y0 ANI X1 ANI Y1 ANI Y2 ANI Y4 ANI Y5 OUT Y3 LD X5 OR Y4 OR M3 ORB LD T2 OR Y0 ANI X1 ANI Y1 ANI Y2 ANI Y3 ANI Y5 OUT Y4 LD X6 OR Y5 OR M4 ORB LD T2 OR Y0 ANI X1 ANI Y1 ANI Y2 ANI Y3 ANI Y4 OUT Y5 图 4 2 抢答系统指令表 第五章第五章 系统调试与总结系统调试与总结 5 1 系系统调试统调试 系统调试应首先按控制要求将电源 外部电路与输入输出端子连接好 然 后装载程序于 PLC 中 运行 PLC 进行调试 将 PLC 与现场设备连接 在正式调 试前全面检查整个 PLC 控制系统 包括电源 接地线 设备连接线 I O 连线 等 在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电 把 PLC 控制单元的工作方式设置为 RUN 开始运行 反复调试消除可能 出现的各种问题 在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合 软件的调试 应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正 调试中多 数是控制程序问题 一般分以下几步进行 1 对每一个现场信号和控制量做单独测试 2 检查硬件 修改程序 3 对现场信号和控制量做综合测试 4 带设备调试 5 调试结束 5 2 设计设计小小结结 本抢答器系统虽是针对五路参赛选手设计的 但通过原理分析可知 它也 完全适用于多于四路选手的抢答场合 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路的抢答器 若去掉程序中的互锁功能 可以将本抢 答器改成呼叫器 用在医院病房等多种地方 由此可见 只要我们运用恰当 PLC 技术能实现许多复杂的功能 能极方便的控制我们所需要控制的对象 给 我们生产和生活带来极大的方便 知识竞赛的一个最重要的硬件设备就是抢答器 以往的电子抢答器 许多功 能也达不到的 比如播放视频题 抢答视频暂停再继续功能等 但是 随着科学技术飞速的发展 抢答器由硬件化逐步向软件化发展 抢答 器竞赛软件利用计算机搞知识竞赛 经过调查 利用抢答器竞赛软件办一次类 似电视台效果的知识竞赛 其费用仅仅是到电视台演播厅举办一次竞赛费用的 十分之一还少 更关键的是 抢答器竞赛软件不是一次性产品 可以多次重复 使用 这是一次拥有长期受益的软件 采用抢答器竞赛软件是大势所趋 参考文献参考文献 1 康华光 邹寿彬编 电子技术基础数字部分 第四版 M 北京 高等教育出版社 2005 2 康华光 邹寿彬编 电子技术基础模拟部分 第四版 M 北京 高等教育出版 社 20