基于西门子PLC五路抢答器的设计-职业学院毕业论文.doc

毕业设计标 题： 基于西门子 PLC 五路 抢答器的设计 学生姓名： 尹 泽 坤 系 部： 机 电 工 程 系 专 业： 机 电 一 体 化 班 级： 机 电 1303 班 指导教师： 石 建 军 湖南汽车工程职业学院教务处制1目录一 摘要 ........................................................................................2二 系统总体方案设计 ...............................................................22.1 设计要求 ..........................................................................22.2 方案分析 .........................................................................2三 控制原理及具体设计方案 ...................................................33.1 系统结构框图设计 ........................................................33.2 I/O 分配表 .....................................................................43.3 硬件电路图 ....................................................................53.4 数码管显示部分 ............................................................63.5 根据控制要求梯形图设计 .............................................73.6 指令表 ...........................................................................10四 调试过程总结 .....................................................................15参 考 文 献 .............................................................................172摘要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二 系统总体方案设计2.1 设计要求1.由五组竟猜抢答，当主持人按下开始抢答按钮后，五组选手开始抢答，数码管开始显示九秒倒计时2.如果在九秒内无人抢答该题作废，再按抢答键无效；在抢答时间内如果有人抢答，抢答成功的选手的台前闪烁对应组号码，并报警鸣音，开始进行答题倒计时 30 秒，在有效答题时间内可以对对应组进行计分，有显示分数和总场积累分数的功能当这次答题结束后，主持人次按复位键后，开始进行新一轮抢答3.五组中，只有第一个按下的有效，其他按下的不生效，知道复位后，重新抢答2.2 方案分析抢答器设计是一个经典问题，有很多方法可以实现，可以采用数字电路，3单片机系统，PLC 系统来实现，相比之下 PLC 实现具有可靠性高，设计简单等特点。

由于系统有起动和停止选项，为了简单明了，将系统工作状态信号用辅助继电器 M6 来表示对于抢答部分，当 X1-X7 七个输入按钮中的某一个或两个按下之后，系统应该记录其状态，如果采用指示灯形式表示，可以直接将其输出给输出继电器 Y，但是由于我们采用数码管输出显示，输出继电器部分已经被占用，所以此处我们采用辅助继电器 M1-M5 来记录抢答结果由于抢答是按钮为了信号长期有效，还需要将其自锁，又由于任何时刻，只有一组抢答有效，所以各辅助继电器又要进行互锁三 控制原理及具体设计方案3.1 系统结构框图设计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本次设计可大致分为 3 大部分：抢答部分、倒计时及其显示部分、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。

系统控制结构框图如下图 3-1 所示：4PLC控制器 主持人控制按钮选 手抢答按 钮指示灯报 警选手 抢答号显示计分显示倒计时显示图 3-13.2 I/O 分配表根据任务要求及所选 FXoN-40MR PLC 和其他硬件（蜂鸣器、灯、数码显示管）的实际情况，I/O 地址分配如下所示输入口：按键 1：X0； 按键 2：X1；按键 3：X2 按键 4：X3；按键 5：X4 复位开关：X5输出口：Y1 LED 数码管 a 段； Y2 LED 数码管 b 段；Y3 LED 数码管 c 段； Y4 LED 数码管 d 段；Y5 LED 数码管 e 段； Y6 LED 数码管 f 段；Y7 LED 数码管 g 段； Y0 总台的指示灯3.3 数码管显示部分为了使 LED 数码管显示不同的数字，要把某些段的发光二极管点亮，这样就要为 LED 数码管提供代码，因为这些代码可使 LED 相应的段发光，从而显示不同字符，这些代码也称为段码。

本设计采用的是共阴极接地，该数码管外形及引脚如下图 3.3 所示 ；其具体显示字符及共阴极段码如下表 2 所示:抢答器的传送数据显示数字 共阴极段码 g f e d c b a50 H3F 0 1 1 1 1 1 11 H06 0 0 0 0 1 1 02 H5B 1 0 1 1 0 1 13 H4F 1 0 0 1 1 1 14 H66 1 1 0 0 1 1 05 H6D 1 1 0 1 1 0 16 H7D 1 1 1 1 1 0 17 H7 0 0 0 0 1 1 18 H7F 1 1 1 1 1 1 19 H6F 1 1 0 1 1 1 1表 2 8 段 LED 段码6图 3.33.4 根据控制要求梯形图设计方案一：78方案二93.5 指令表语句步 指令 元件0 LD X11 OR M12 ANI X0103 ANI M24 ANI M35 ANI M46 ANI M57 OUT M18 LD X29 OR M210 ANI X011 ANI M112 ANI M313 ANI M414 ANI M515 OUT M216 LD X317 OR M318 ANI X019 ANI M120 ANI M221 ANI M422 ANI M523 OUT M324 LD X425 OR M426 ANI X027 ANI M128 ANI M229 ANI M330 ANI M531 OUT M41132 LD X533 OR M534 ANI X035 ANI M136 ANI M237 ANI M338 ANI M439 OUT M540 LD M141 OR M242 OR M343 OR M444 OR M545 OUT Y0(蜂鸣器)46 LD M147 OR M248 OR M349 OR M450 OUT Y251 LD M252 OR M353 OR M554 OUT Y155 OUT Y456 LD M157 OR M358 OR M459 OR M560 OUT Y31261 LD M262 OUT Y563 LD M464 OR M565 OUT Y666 LD M267 OR M368 OR M469 OR M570 OUT Y771 END程序二：语句步 指令 元件0 LD X11 OR M12 ANI X03 ANI M24 ANI M35 ANI M46 ANI M57 OUT M18 LD X29 OR M210 ANI X011 ANI M112 ANI M313 ANI M414 ANI M515 OUT M21316 LD X317 OR M318 ANI X019 ANI M120 ANI M221 ANI M422 ANI M523 OUT M324 LD X425 OR M426 ANI X027 ANI M128 ANI M229 ANI M330 ANI M531 OUT M432 LD X533 OR M534 ANI X035 ANI M136 ANI M237 ANI M338 ANI M439 OUT M540 LD M141 OR M242 OR M343 OR M444 OR M51445 OUT Y0(蜂鸣器)46 LD M147 OUT Y148 LD M249 OUT Y250 LD M351 OUT Y352 LD M453 OUT Y454 LD M555 OUT Y556 LD Y057 OUT T058 K 5059 LD T060 OUT Y661 END四 调试过程总结根据这次设计的要求及自己额外扩展的功能，经过这几天的努力和在老师同学的帮助下，基本达到了自己期待的目标，在这过程中遇到了不少的麻烦，15下面来大致总结一下。

本次设计大致分为三块：抢答、倒计时显示、各组分数显示在抢答这一块我采用了基本指令，根据设计要求，各组为按钮抢答，所以我先用按钮驱动辅助继电器 M1~M5 并将其自锁，组与组之间采用互锁，使其不能同时得电再根据七段数码管的特性，a~g 分别对应于程序中的输出 Y1~Y7，再看每个组号分别亮的时候要点亮那几段，再将五组整理在一起可知，Y1~Y7与 M1~M5 之间的关系，从而实现这一功能在这过程中我加了一点花样，在抢答成功后，由时间继电器 T2 和辅助继电器 M8013 完成闪烁功能，开始的 3 秒会闪烁对应的组号，后接着常亮在倒计时这一块，我主要采用时间继电器实现这一功能，当主持人按了开始按钮后开始计时（由于 plc 输出点数有限，抢答倒计时只设置了 9 秒），由mov 指令将数字 9 对应的段码送入到 Y10~Y17 中，当 1 秒钟到后，由时间继电器切断这条 mov 指令，同时接通下条 mov 指令将数字 8 对应的段码送入到Y10~Y17 中，如此循环到达倒计时目的当有组在规定的。