基于plc的四路抢答器
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：
2018年11月22日
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 Logic 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 (1)
2.2竞赛抢答器控制要求 (1)
三、硬件电路设计
3.1控制分析 (2)
3.2外部接线图 (2)
四、软件设计
4.1 I/O地址分配 (3)
4.2梯形图设计与分析 (4)
五、程序仿真
5.1程序仿真运行 (7)
5.2仿真运行结果 (8)
总结 (9)
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。
2.2竞赛抢答器控制要求
⑴知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。
⑵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。
⑶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，则作超时处理。
⑷灯光与音响信号的意义如下:
①音响叫（响1S）+某指示灯亮，由某参赛队抢答。
②音响叫（响1S）+某指示灯灭答题时间到。
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。
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3.1所示
SB0
SB1
到
SB4 SB5
图3.1
3.2外部接线图 SA SB1 SB2 SB3 SB4 SB5
plc 启动指示灯 数码管 蜂鸣器
FX2N(C) X0 Y0 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 COM1 Y4 X5 Y5 Y6 Y7 COM2 Y10
Y11 COM COM3
a b c d e f g
com
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SA X0
SB1 X1
SB2 X2
SB3 X3
SB4 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、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，应用的范围也非常广泛。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。
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