PLC型九位知识竞赛抢答器课程设计惠州学院Word文档下载推荐.docx
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在有队抢答的情况下，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30S内答完题，如30S内未答完，则作超时处理。
⑷灯光与音响信号的意义如下：
（见图2-1结构流程图）
①音响叫（响1S）+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。
②音响叫（响1S）+某台灯亮+总台灯亮，某参赛队违规。
③音响叫（响1S）+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。
⑸在某个题结束后，裁判员按下台上的复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答作好准备。
⑹各输出端口统一采用直流24V电源。
竞赛抢答器能使9个队同时参加抢答；
设一裁判台，裁判台上设有音响和指示灯LED0，并设有裁判“开始”按钮SB0和复位按钮SB10；
参赛设有抢答按钮及指示灯，1-9号赛台分别对应按钮SB1-SB9及指示灯LED1-LED9；
比赛规则：
①各队抢答必须在裁判员说出“开始”，并按下裁判台“开始”按钮SB0后15秒内抢答，15秒到时如无人抢答，则抢答器给出时间到信号，该题无效。
②在有人抢答的情况下，则抢答器发出抢答信号，数码管将显示第几号台抢答。
抢到题的人必须在30秒内答完题，如在30秒内没有答完，则做超时处理。
③如裁判台未按“开始”按钮，此时如有人按下抢答按钮，则给出违规信号。
灯光与音响的意义如下：
音响叫（响1秒）+某台灯亮，由该队正常抢答。
音响叫（响1秒）+某台灯亮+裁判台灯亮，该队违规。
音响叫（响1秒）+裁判台灯亮，表示无人抢答或答题超时。
正常答完结束后，裁判员按下“复位”按钮后，抢答器恢复原状，为下一轮抢答做好准备。
各输出端口统一采用直流24伏电源。
三、设计方案
3.1PLC选型及系统结构
知识竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程，其主要的输入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。
知识竞赛抢答器有11个输入信号（即11个按钮），18个输出信号（即9个台灯信号、1个音响信号、1个开始信号、7个输出信号控制数码管）。
由上可知PLC共有11个输入点，18个输出点,为此选用日本三菱公司FX2N-48MR的PLC作为控制主机，该主机有24个输入点，有24个输出点，输出采用继电器空接点输出，方便接线，容量大，满足本课程设计要求。
系统结构框图如下图3-1所示：
3.2I/O口及元件分配
表3-1知识竞赛抢答器输入输出口分配表
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点标号
输出点标号
裁判台开始按钮
SB0
X0
开始工作指示灯
LED0
Y0
1号赛台抢答器按钮
SB1
X1
1号参赛台灯
LED1
Y1
2号赛台抢答器按钮
SB2
X2
2号参赛台灯
LED2
Y2
3号赛台抢答器按钮
SB3
X3
3号参赛台灯
LED3
Y3
4号赛台抢答器按钮
SB4
X4
4号参赛台灯
LED4
Y4
5号赛台抢答器按钮
SB5
X5
5号参赛台灯
LED5
Y5
6号赛台抢答器按钮
SB6
X6
6号参赛台灯
LED6
Y6
7号赛台抢答器按钮
SB7
X7
7号参赛台灯
LED7
Y7
8号赛台抢答器按钮
SB8
X10
8号参赛台灯
LED8
Y10
9号赛台抢答器按钮
SB9
X11
9号参赛台灯
LED9
Y11
裁判台复位按钮
SB10
X12
音响
B
Y12
数码管1
LE1
Y20-Y26
表3-2PLC内部辅助继电器及定时器分配表
内部辅助继电器
作用
定时器
M0
抢答允许
T0
抢答限时15S
M1
抢答闭锁
T1
答题限时30S
M2
答题时限
T2
音响时限1s
M3
启动音响
3.3LED数码管及PLC外部接线图
图3-2LED数码管的外形及内部结构
图3-3PLC外部接线图
3.4流程图
当裁判按下开始按钮时，9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。
3.5程序形图
图3-5梯形图
3.6程序指令表
0LDX000
1ORM0
2ANIM1
3ANIX012
4OUTM0
5OUTT0K150
8LDX001
9ANIM1
10ORY001
11ANIX012
12OUTY001
13LDX002
14ANIM1
15ORY002
16ANIX012
17OUTY002
18LDX003
19ANIM1
20ORY003
21ANIX012
22OUTY003
23LDX004
24ANIM1
25ORY004
26ANIX012
27OUTY004
28LDX005
29ANIM1
30ORY005
31ANIX012
32OUTY005
33LDX006
34ANIM1
35ORY006
36ANIX012
37OUTY006
38LDX007
39ANIM1
40ORY007
41ANIX012
42OUTY007
43LDX010
44ANIM1
45ORY010
46ANIX012
47OUTY010
48LDX011
49ANIM1
50ORY011
51ANIX012
52OUTY011
53LDX001
54ORX002
55ORX003
56ORX004
57ORX005
58ORX006
59ORX007
60ORX010
61ORX011
62ORM1
63ANIX012
64OUTM1
65LDM1
66ORM2
67ANIT1
68ANIX012
69OUTM2
70OUTT1K300
73LDM1
74ANIM0
75LDT0
76ANIM1
77ORB
78LDT1
79ANDM1
80ORB
81ORY000
82ANIX012
83OUTY000
84LDM0
85ANDM1
86LDT0
87ANIM1
88ORB
89LDT1
90ANDM1
91ORB
92LDM1
93ANIM0
94ORB
95PLSM3
97LDM3
98ORY012
99ANIT2
100ANIX012
101OUTY012
102OUTT2K10
105LDY002
106ORY003
107ORY005
108ORY006
109ORY007
110ORY010
111ORY011
112OUTY020
113LDY001
114ORY002
115ORY003
116ORY004
117ORY007
118ORY010
119ORY011
120OUTY021
121LDY001
122ORY003
123ORY004
124ORY005
125ORY006
126ORY007
127ORY010
128ORY011
129OUTY022
130LDY002
131ORY003
132ORY004
133ORY005
134ORY006
135ORY010
136ORY011
137OUTY023
138LDY002
139ORY006
140ORY010
141OUTY024
142LDY004
143ORY005
144ORY006
145ORY010
146ORY011
147OUTY025
148LDY002
149ORY003
150ORY005
151ORY006
152ORY010
153ORY011
154OUTY026
155END
四、工作原理
4.1、判别环节
由于按键自身不具有位置自锁功能，所以借用PLC的内部继电器帮组完成抢答意愿的记忆。
主持人发布抢答开始命令及按下SB0后，最先按下抢答按键选手所借用的内部继电器M1最先带电并自锁的，同时此内部继电器的常闭触电串接在其他选手所借用的内部继电器线圈所在路径中断开，准确的判别出了最先按下按键选手。
4.2、题目的放弃判别
假如在主持人按下按键SB015S后仍无选手按下抢答按键，则相应的定时器触点转态发生翻转，接通蜂鸣器（Y12）响1秒后停，警示选手放弃此题，可直接进入下一轮抢答。
4.3、提前抢答选手的判别
假如在主持人按下SB0发布抢答开始命令之前，就有选手提前按下对应抢答按键，则裁判灯（Y0）LED0亮的同时蜂鸣器（Y12）响1秒，警示选手提前抢答，同时，屏幕显示抢答选手的编码。
相反，如果没有选手在发布抢答开始命令之前按下相应的按键，则随着SB0键的按下，蜂鸣器不会响，裁判灯不会亮，抢答继续。
4.4、选手编号显示环节
当有选手成功获取问题抢答权后，通过Y20~Y26将八段显示器中对应的管子发光，显示选手的编码。
选手有30秒的回答时间。
显示程序通过不同的组合Y20~Y26，点亮数码管的不同段，达到显示抢答台号的目的，组合如下表：
参赛台号
显示
输出组合
1号赛台（Y1）
1
Y21
Y22
2号赛台（Y2）
2
Y20
Y23
Y24
Y26
3号赛台（Y3）
3
4号赛台（Y4）
4
Y25
5号赛台（Y5）
5
6号赛台（Y6）
6
7号赛台（Y7）
7
8号赛台（Y10）
8
9号赛台（Y11）
9
4.5、超时环节
定时器T1计时30秒，说明抢答时间到，此时通过M3启动蜂鸣器（Y12）响1秒后自动停，裁判灯（Y0）亮，说明回答时间到，选手停止答题并做超时处理。
五、线路连接与系统调试
5.1、线路连接
（1）、输入端：
将主机输入端X0-X07、X10、X11、X12分别接到基本指令练习模块的X0-X07、X10、X11、X12。
（2）、输出端：
将主机的输出端Y0-Y7、Y10分别接到基本指令编程练习模块的Y0-Y7、Y10；
Y12接到音响，Y20-Y26分别接到LED数码显示控制的A、B、C、D、E、F、G。
5.2、系统调试
（1）、硬件调试：
接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信接口连接。
（2）、软件调试：
程序是由三菱PLC编程软件GX-DEVELOPER编制完成，按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。
（3）、运行调试：
在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试：
观察运行的情况，看是否满足硬件要求。
根据以上的调试情况，本九路知识竞赛抢答的PLC控制系统符合要求。
六、总结
通过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。
在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。
在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在离校之前得到了巩固。
整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。
我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。
在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。
在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。
而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！
同时，该设计也有不足之处，缺少了答题计分等功能。
我将会在以后的学习中继续学习。
七、参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：
化学工业出版社，2010.5.
[2]三菱FXPLC使用手册.三菱公司.
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