三路抢答器课程设计说明书资料

1、1摘要错误！未定义书签。 2设计任务分析2 3三路抢答器总体方案的设计 2 4 I/O分配及PLC外围硬件电路设计 5 5三路抢答器的动作流程图 8 6 PLC控制程序 9 6.1主持人开始复位初始化 9 6.2开始抢答和抢答犯规 9 6.3正常抢答10 6.4抢答超时10 6.5答题计时11 6.6中控台绿灯（Y15） 11 6.7中控台蜂鸣器（Y17） 11 6.8中控台红灯（Y16） 12 6.9加减分程序 12 6.10加减分操作信号 13 6.11数据有效值比较 13 6.12分数输出14 6.13抢答器总程序15 7安装与调试情况18 8设计体会19 2设计任务分析 课程设计是培养

2、学生运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，进一步 提高学生本专业必要的基本技能、方法和创新能力的重要环节之一。通过课程设 计要使学生受到设计方法的初步训练，能用文字、图形和现代设计方法系统地、 正确地表达设计成果。 本课题主要的目的是为了通过设计三路智力抢答器，让我们熟悉PLC的各种 功能以及各种命令的使用。 3三路抢答器总体方案的设计 3.1 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产 品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 3.1.1最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的

3、控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。 这就要求设计人员在设 计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、 国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、 工程技术人员、现场操作人员紧 密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 3.1.2 保证PLC控制系统安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要 原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确 保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在 非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按

4、错等），也能正常工作。 3.1.3力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社 会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。 因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益， 另一方 面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、 经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、 成本低，不宜盲目追求自动化和高 指标 3.1.4适应发展的需要 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考 虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLG输入/输出模块、 I

5、/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 3.2 三路抢答器总体方案的主要内容 该三路智力抢答器有三个抢答按钮 SB1SB3最先按下按钮有效，在此以后 按下的按钮无效，伴有灯光、声音指示，并开始计时（答题时间），计时时间到 （答题给定的时间），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所示。 HL1 SB1 主持人 图1抢答器控制系统组成框图 3.3三路抢答器总体方案的具体要求 a. 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

6、抢答，自动作废。 b. 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。 c. 主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效， 后按下的按钮信号无效。 d. 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。 e. 抢答器有数码显示器显示各答题者的分数，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。 f .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。 g.答题过程中灯光，音响的安排及注意事项如下： 抢答有效：

7、抢答者灯亮，控制台绿灯（HL4点亮2s。 10s无人应答：声响，控制台红灯（HL5亮及声响。 违规：违规者灯亮，控制台红灯（HL5）亮及声响 答题过程：抢答者灯亮，控制台绿灯亮，50s后控制台绿灯闪烁。 答题时间到：抢答者灯亮，控制台绿灯灭及声响。 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），最低分为0分。声响1s。 在抢答时间（10s ）内，除抢答者按下按钮外，其他按钮按下无效。只有 在答题者回答问题且按下加分或减分按钮后，在按复位按钮才能进入下一轮抢 答。若出现违规，则在按下违规减分按钮后，再按复位才可进入下一轮抢答。 若无人

8、抢答，控制台绿灯点亮 2s，无需按下复位按钮自动进入下一轮抢答。 在上述具体的要求下，完成硬件电路的制作和接线，PLC控制程序的设计 及联机调试，直至满足要求。 4 I/O分配及PLC外围硬件电路设计 根据任务要求及和其他硬件(蜂鸣器，灯，七段数码显示管)PLC的I/O地 址分配如表1，I/O端子接线图如图2，PLC外围硬件电路如图3. 表1三路智力抢答器I/O地址分配表 输入信号 输出信号 输入设备/符号 PLC输入 占 八、 输出设备/付号 PLC输出点 复位开关SB0 X0 1号灯光HL1 Y12 1号抢答按钮(SB1) X1 2号灯光HL2 Y13 2号抢答按钮(SB2) X2 3号灯

9、光HL3 Y14 3号抢答按钮(SB3) X3 控制台绿灯HL4 Y15 抢答开始按钮SB4 X4 控制台违规指示灯HL5 Y16 加分按钮(SB5) X5 蜂鸣器 Y17 减分按钮(SB6) X6 显示电路板 Y0Y11 计时按钮(SB7 X7 违规计时按钮(SB8) X10 ABCD 为译码 器公共 输入端 LE依次 为6块 译码器 的锁存 端子 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 蜂鸣器 图2.1/0端子接线图 COM xa XI X2 X6 X7 xia 图3.PLC外围硬件电路图 Ew LEI4 ns LEDS 且rL e 0-3 卩 9 IB r L 一日 -rA I Ad I

10、P 曹1 A 且rL 3 uo曰 n g L 2 3主 s 一 g i 首 厂 8 第7页 续图3.PLC外围硬件电路图 5三路抢答器的动作流程图 开始抢答 N N 有人抢答 Y Y 10S内有人抢答 Y 在60s内 N 答题结束 Y 答案正确 N 开始 初始化各状态 减分 选择按下开始抢答按钮 有效答题，声光提示 违规答题，声光提示 选择按下抢答按钮 加分 数据处理显示 !第8页 N b 声光提示 违规减分 开始计时 声光提示 复位 6 PLC控制程序 为了编程结构的简单、明了，在主程序中引用了中间继电器， X1X3分别 为三组选手的抢答信号， 同时用中间继电器 M1Q M11 M12 M1

11、3 M15 M60 等进行自锁和互锁功能，以保证每个选手公平抢答。主持人控制台有 X4按钮用 以抢答开始，X0按钮为复位按钮。为实现抢答时间内10s，除抢答者抢答外，其 他按钮无效，在各输入按钮（除了三个抢答按钮）旁加入 M11抢答信号）的常闭 达到屏蔽的目的。 6.1主持人开始复位初始化 开机复位D10D12分别存放三位答题者的分数），T10T24（延时 器），M0M6（中间继电器），丫1217（各指示灯），利用取反传送指令置位丫4丫11 （数码管锁存）。手动复位同理，但不复位数据寄存器 D10D12 6.2开始抢答和抢答犯规 按下开始抢答按钮X4后，接通M11（抢答信号），犯规判断程序不执

12、行。 反之，有人违规抢答，自己的灯亮（丫12丫14,同时接通M10（犯规信号），激 发后续声光响应。M12为有人正常抢答信号，抢答后复位M11,所以放入其常闭 以代替M11的作用。 X004 MilM12X001 井_I 卜 X002 X008 -ST hill -SET YOU -流T N10 -SET Y013 -ST MIO -SET YOU -SET N10 3 6.3正常抢答 有选手抢答，点亮自己的灯，接通 M12（抢答有效信号）复位M11（抢答信 号），同时M12 M10加入以互锁，当有一个人有效答题后，其他人不能答题， 也不会出现犯规。 6.4 抢答超时 当抢答开始后，（抢答开始

13、信号）M11计时10s，10s后接通抢答超时信号 （M13,用以触发声光信号，接通后2s复位M11（抢答结束），M13因此也复位, 最后加入M12（有效抢答信号）互锁。 6.5 答题计时 按下计时后利用M15开始计时，分别计时50s, 60s，以触发后续声光信 号，加入M60（加减分信号），在判断答案正确后，加减分时终止计时。 6.6中控台绿灯（Y15） 点亮条件（按先后顺序）：M12（有效答题），M13（抢答超时），M15（计时 开始），T12（倒数10s开始,利用m8013进行闪烁），T13 （计时结束）。 6.7中控台蜂鸣器（Y17） 鸣叫条件：M12（有效答题），M13（抢答超时），M

14、10（违规答题），T13（计 时结束）。开始鸣叫后延时1s，1s后断开。 6.8中控台红灯（Y16） 只在违规时点亮 0 Ic yoi 6.9加减分程序 利用ADDP和SUBP进行相应的加减分。答对加10分，答错减10分，违规答 题减5分。分数分别放于D10D12。同时违规时（M10互锁）不能正常加减分, 正常加减分后操作后接通 M6Q断开计时。违规减分只在违规时进行，操作后复 位M10（违规信号）。 X005 -I ISET m xooe hlio X01C Mil 12 HI II BP PIO K5 MO Y013 j I rc；i ipp Dll K5 DU 1 1 Y014 1 I

15、irp P12 D12 1 1 h V RST MIO 6.10加减分操作信号 当按下X5（正常加分）,X6（正常减分）,X10 （违规减分）时，产生一个 加减分操作信号，维持0.5s，在0.5s内完成数据比较和输出。 6.11数据有效值比较 当有加减分操作信号（M38时，以抢答者的灯输出为条件，把其对应的分 数（D10D12将放入D13，比较后再放回（D10D12。比较部分：当分数等于100 时设回90,当分数等于105时设回95,当分数小于0时设回0,把分数有效值 设置在090/95。 U17 I卜 M2I0 T卜 I b 014 T卜 K100 Dig MIE 3 K90 M J 1 |

16、-| 1 K105 P13 M19 J rHnv DI 3 1 KD DIS MU 3 KO M3 3 TMnv D13 DIO J iLfflUV rwriy DI? Dll ? Lmiy v rHfi DI? D12 3 1 nVU t CUP 6.12分数输出 以输出第一个抢答者的分数为例，以其对应指示灯与加减分操作信号为条 件，先对其数据寄存器（D1OD12译码再分高低位输出。输出流程：复位高位 锁存，BCD码高位放到输出；延时0.1s置位高位锁存；延时0.1s，复位低位锁 存，BCD码低位放到输出；延时0.1s置位低位锁存。 6.13抢答器总程序 117 119 149 T12 T卜

17、 MI5 -I卜 M13 T卜 ML3 -I卜 MIO T卜 TI3 MIO -I卜 XOO5 T F xoos T F M8013 T 1 M15 4P T12 Mil Mil T13 T24 mo MIO YC15 Y017 T24 KLO YO12 -I I- YOU T卜 YO12 T H 一C YC16 -APPP DIO K10 h)O 刑曲 Dll K10 Dll -ADDP DIZ K10 DI 2 -SUBP DIO tio DID -SUBP Dll KID Ml -SUBP DIE K1O D12 MGO YOU T卜 PIO Dll m MIO M38 DU m P13

18、 K2M9O YOOS K1YOOO KI: Y006 KI Y007 K1YOOO KI: Y0071 7安装与调试情况 将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完 成硬件的安装。抢答器的程序是由三菱PLC编程软件编制完成的，正常工作时程 序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP犬态下，运行三菱PLC 编程软件，打开知识竞赛抢答器的程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。 a. 按下启动按钮（开始抢答）后，若10s内无人抢答，则有声音提示 b. 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。 c. 按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下抢答按钮的信号有效，后按下的 按钮信号无效。 d. 按下计