基于PLC的五路抢答器设计

设计任务书2015～2016学年第2学期学生姓名：专业班级：指导教师：胡学芝、高海洲工作部门：电气与电子信息工程学院一、设计题目课题1：.电动机的综合控制方向课题2：竟猜抢答系统的设计方向课题3：交通灯控制方向课题4：电梯控制方向课题5：喷泉或彩灯控制方向二、设计内容（含技术指标）1、用PLC实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。2、用PLC实验装置设计竟猜抢答系统，要求不少于5组，有必要的组号显示、记时显示和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。3、用PLC实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。4、用PLC实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于4层，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。5、用PLC实现喷泉控制，要求花样不少于6种，能自动循环、单循环、和手动控制，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令的有加分。湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计17、所有小组均应在开题的过程中由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审核。三、设计进度安排序号内容学时安排（天）1选题、讲解设计要求、查资料；12方案论证、说题及硬件选型和设计23软件设计24程序及系统调试35绘制图纸、撰写和打印设计报告16设计答辩1合计10设计指导答辩地点：K3——PLC实验室四、基本要求设计报告：不少于5000字，Ａ４幅面，统一复印封面。①封面、设计任务书②目录1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC选型等）2）系统硬件设计（系统功能及原理、系统组成框图、器件选择、电路原理图、I/O分配及接线）3）系统软件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明）4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等）③附录---参考文献五、设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分0～100分，可分为优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计考勤考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10设计调试软硬件调试过程及完成情况30设计答辩回答问题等情况20设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况4090～100分：优；80～89分：良；70～79分：中；60～69分，及格；60分以下：不及格湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计2目录一概述...........................................................5二方案选择及论证.................................................52.1任务详解及要求..................................................52.2设计思路及PLC选型...............................................5三系统硬件设计...................................................63.1系统功能及原理...................................................63.2系统组成框图....................................................63.3器件选择.......................................................73.4流程图设计......................................................73.5I/O分配表......................................................83.6硬件电路图......................................................8四系统软件设计...................................................94.1各软件模块的功能.................................................94.2梯形图及说明...................................................10五系统调试......................................................135.1硬件调试步骤...................................................135.2调试过程中的问题及如何解决.......................................13六结果分析及展望................................................146.1调试结果分析...................................................146.2未来展望.......................................................156.3总结..........................................................15参考文献.........................................................16附录1-梯形图.....................................................16附录2-指令表.....................................................22湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计3一概述实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来实现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单（有的甚至没有显示电路），无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。近年来，PLC以其结构灵活，传输质量高、速度快、带宽稳定，性价比高，工期短，可扩展性和可管理性更强，适用面广得到了广泛的应用，而本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公平、公正、公开。二方案选择及论证2.1任务详解及要求近年来随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，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。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。用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便。抢答器广泛用于电视台、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。本文介绍一种抢答器，能使五个人同时参加抢答,赛场中设有一个裁判台，五个参赛台.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。2.2任务详解及要求抢答器同时供5名选手或5个代表队比赛，分别用5个按钮S1—S5表示。设置一个系统复位按钮S10和抢答控制开关S0，该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的组号，同时选手台面指示湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计4灯长亮。组号高的选手抢答具有优先权，在给定时间内组号大的可抢断组号小的选手而组号小的不能抢断组号大的给定抢答时间到锁定最终选手。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动开始键后，在规定时时间内无人抢答在抢答时间的最后十秒显示倒计时并在之后系统报警提示此题作废。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和目前分数，并保持到下一题的开始。基于以上控制要求，采用三菱公司的PLC为主要控制器。三系统硬件设计3.1系统功能及原理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9个输入信号（即9个按钮），21个输出信号（即1个音响信号，1个答题指示灯，5选手台号指示灯，其余为两个数码管输出信号）。本次设计可大致分为4大部分：抢答部分、倒计时及其显示部分、显示灯与蜂鸣器显示部分、计分及其显示部分。在抢答设计中，肯定要有自锁和互锁控制，自锁是为了保持信号长期有效，互锁是为了对组间互不影响；在倒计时显示部分中，主要采用时间继电器和mov指令来实现；计分环节是本次设计的难点，采用计数器累计计数，然后转换为BCD码再送入辅助继电器，再将段码送入数码管实现显示数字功能。3.2系统组成框图湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计53.3器件选择按钮采用国产型号LA10、LA18、LA19、LA20、LA25等系列，当按下按钮帽时，动断触点先断开，动合触点后闭合；当松开时，触点复位。蜂鸣器采用有源蜂鸣器（内含驱动线路，也叫自激式蜂鸣器）。数码管采用8段LED数码管，LED数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红，黄，蓝，绿，白，黄绿等效果。LED数码管可均匀排布形成大面积显示区域，可显示图案及文字，并可播放不同格式的视频文件。外壳采用阻燃PC塑料制作，强度高，抗冲击，抗老化，防紫外线，防尘，防潮。LED数码管具有功耗小，无热量，耐冲击，长寿命等优点，配合控制器，即可实现流水，渐变，跳变，追逐等效果。PLC选用FXCPU系列的FX2N（C）类型，其具有最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。3.4流程图设计湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计63.5I/O分配表根据任务要求及所选FX2NPLC和其他硬件（蜂鸣器、灯、数码显示管）的实际情况，I/O地址分配如表所示3.6硬件电路图根据题目要求和I/O地址分配，结合FX2N的PLC外部硬件接线图如图所示：输入信号输出信号名称代号输入点标号名称代号输出点标号开始按钮SB0X0蜂鸣器HAY01号赛台抢答器按钮SB1X1答题指示灯L6Y62号赛台抢答器按钮SB2X2选手指示灯L1—L5Y1-Y53号赛台抢答器按钮SB3X3数码管1a1Y104号赛台抢答器按钮SB4X4b1Y115号赛台抢答器按钮SB5X5c1Y12计分按钮SB6X6d1Y13减分按钮SB7X7e1Y14复位按钮SB10X10f1Y15g1Y16数码管2a2~g2Y20~Y26湖北理工学院电气与电子信息工程学院PLC课程设计7四系统软件设计4.1各软件模块的功能在PLC