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1、 沈 阳 化 工 大 学三级项目项目名称：基于plc的四路抢答器学 院：机械工程学院班 级：小组成员：指导教师：摘要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、俱乐部及学校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。本次设计是利用PLC(Programmable L
2、ogic Controller)对PLC控制智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我们对本次设计进行了全面的思考。使我们对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。关键词:智力控制，四路抢答器，PLC目录一、绪论1.1研究背景1二、方案选择2.1功能介绍12.2竞赛抢答器控制要求1三、硬件电路设计3.1控制分析23.2外部接线图2四、软件设计4.1 I/O地址分配34.2梯形图设计与分析4五、程序仿真5.1程序仿真运行75.2仿真运行结果8总结98 /
3、 11一、 绪论1.1研究背景抢答器广泛应用于电视台、商业机构及学校，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。我们介绍一种抢答器，能使四个人同时参加抢答赛，四个参赛台总体设计选用西门子S7-200PLC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;技术含量大提升；更加方便可靠。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。此任务的抢答器可根据应答者抢答情况自动设定
4、答题时间，并根据情况用灯光和声音实现其回答正确和错误。四路智力抢答器有四个抢答按钮，最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，伴有灯光和声音指示，并开始计时答题时间。计时时间到声音提示停止答题，同时有警报响起。主持人有开始和停止按钮，及系统自带的复位按钮。二、方案选择2.1功能介绍知识竞赛抢答器，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，它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、学校及企事业单位，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PL
5、C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。2.2竞赛抢答器控制要求知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。设裁判队为裁判台，参赛队为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛指示灯。1-4号参赛台分别对应按SB1-SB4。知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB0后15S内抢答。如抢答，并由数码管显示最先抢到队伍的号。15S时间到，如无队抢答，则该题作废。抢到题的队必须在30S内答完题，如30S内未答完，
6、则作超时处理。灯光与音响信号的意义如下:音响叫（响1S）+某指示灯亮，由某参赛队抢答。音响叫（响1S）+某指示灯灭答题时间到。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。各输出端口统一采用直流24V电源。三、硬件电路设计3.1控制分析智能竞赛抢答器通过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将根据信号做出相应的响应。竞赛抢答器有6个输入信号（即6个按钮），7个输出信号（即六个灯数码管信号、一个音响信号、）。由上可知PLC共有：6个输入点，7个输出点。系统控制结构框图如下图
7、3.1所示启动指示灯plc SB0数码管SB1 到SB4蜂鸣器SB5 图3.13.2外部接线图 FX2N(C)X0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 1 Y4X5 Y5 Y6 Y7 2 Y10 Y11 3abcdefgSASB1SB2SB3SB4SB5倒计时指示灯启动指示灯蜂鸣器四、软件设计4.1 I/O地址分配输入分配开始抢答按钮SAX0SB1 X1SB2 X2SB3 X3SB4 X4复位按钮 X5数码管显示a Y0数码管显示b Y1数码管显示c Y2数码管显示d Y3数码管显示e Y4数码管显示f Y5数码管显示g Y6蜂鸣器 Y10七段译码管显示器如图所示图4.1其中显示器b、c亮
8、显示数字1；a、b、d、e、g亮显示数字2；a、b、c、d、g亮显示数字3；b、c、f、g亮显示数字4.4.2梯形图设计与原理分析原理分析：主持人宣布开始，按下“抢答开始”按钮X0后，点亮启动指示灯Y11；在启动指示灯被点亮的前提下，按下X1，显示管b、c亮，显示数字1，即Y1、Y2有输出，并与Y0、Y3、Y4、Y5、Y6的常闭触点串联构成互锁，保证b、c亮时，a、d、e、f、g不亮，串联复位开关X5常闭触点用于停止，X1与蜂鸣器、输出继电器Y10并联，用于自保持，锁住抢答器，使其他按钮无效；同样，按下X2，显示管a、b、d、e、g亮，显示数字2，即Y0、Y1、Y3、Y4、Y6有输出，串联Y2
9、、Y5的常闭触点构成互锁，保证a、b、d、e、g亮时，c、f不亮；按下X3，显示管a、b、c、d、g亮，显示数字3，即Y0、Y1、Y2、Y3、Y6有输出，串联Y4、Y5的常闭触点构成互锁，保证a、b、c、d、g亮时，e、f不亮；按下X4，显示管b、c、f、g亮，显示数字4,即Y1、Y2、Y5、Y6有输出，串联Y0、Y3、Y4的常闭触点构成互锁，保证b、c、f、g亮时，a、d、e不亮.五、程序仿真5.1程序仿真运行5.2仿真运行结果参赛选手如要抢答主持人提出的问题，必须在主持人宣布“开始”即按下“抢答开始”按钮后，由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮（即X1、X2、X3、X4),此时7段数码管
10、显示器会显示最先按下按钮的组号，同时蜂鸣器指示灯亮，并锁住抢答器，使其它组再按也无效，当按下复位按钮响应后，数码管显示器熄灭，蜂蜂鸣器指示灯熄灭，参赛选手开始回答问题，同时倒计时指示灯点亮。参赛选手必须在规定的时间内（60s倒计时指示灯点亮期间）回答问题。当倒计时结束时，指示灯熄灭，同时蜂鸣器指示灯亮提示时间到，此时参数选手应立即停止答题。总结失败总是难免的，调试程序也不是一次两次就可以成功的。重要的如何在失败与错误中有所反思和总结，只有在失败中才能真正体会到成功的不易。在此次课程设计的过程中遇到了各种各样的问题。从硬件接线、设备运行模式到软件编程和程序调试都有不同的问题出现。我们利用现有的资
11、源，向老师请教，向同学询问，包括上网查询资料等，这些大大帮助了我们，是我们少走了很多弯路。这次电器与PLC控制技术的课程设计给我们最大的感受就是，这门课程的综合分析实践性非常强，应用的X围也非常广泛。与其他课程不同的是这门课程理论性不是很强，主要强调的是逻辑思维能力以及动手操作实践能力。只有亲自动手实践了才能对课程中的知识有更加深入的理解。所谓眼过千遍，不如手过一遍就是这个道理。还有非常重要的一点是团队合作，他在这次课程设计中间发挥了极大的作用，通过团队的合作我们可以互相学习弥补各自的缺陷，可以借鉴他人优秀的想法和构思启发自己。团队的协作可以解决不同人的问题，以加深对理论的学习。同样团队中间的竞争意识也激发了大家的潜能，发挥自身最大优势，争取有所创新，提高了个人综合能力。
