八路抢答器的设计_课程设计报告(编辑修改稿)

八路抢答器的设计_课程设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

编程、监控和运行工作状态。 编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。 在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。 计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。 在线 编程需购置计算机，并配置编程软件。 采用哪种编程方法应根据需要决定。 据是否联网通信选型 若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。 大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。 5） 对 PLC 结构形式的选择。 在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。 但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。 FX2N作为主要控制元件： 20世纪 90年代，三菱公司在 FX系列 PLC的基础上推出了 FX2N系列产品，该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大的进步，是一种小型化、高速度、高性能、各方面都相当于 FX系列中最高档次的超小型的 PLC；平均无故障时间可高达 30万小时，具有硬件故障的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息。 PLC发展到今天，已经具有配套齐全，功能完善，适用性强的优点，可以用于各种规模的工业控制场合。 本系统的主控制器采用 日本三菱公司生产的 FX2N一 32MR型 PLC，该型 PLC功能较强大， 提供 16个输人点和 l6个输出点，继电器输出方式，均采用 8进制编号。 PLC编程可采用手持式编程器或编程软件 FXGP— WIN— C， PLC可编程程序控制器及软件提供了完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。 三菱 PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。 仿真软件 GX GX FX系统 PLC专用的编程软件，其编程界面和帮助文档均已汉化，占用空间小，安装好后仅占用约 90MB的空间，功能 较强，在 Windows98/2020/XP系统下均可运行。 GX Developer主要是指能执行以下功能的软件包： 1. 程序的创建 6 2. 对可编程控制器 CPU进行写入、读出 3. 监视 (例如：软元件批量监视 ) 监视有梯形图监视、软元件批量监视、软元件登录监视功能。 4. 调试 将所创建的顺控程序写入到可编程控制器 CPU中，对顺控程序能否正常动作进行测试。 此外，通过使用新开发的 GX Simulator,可以在单台个人计算机中进行调试。 5. PLC诊断 由于显示了当前的 出错状态以及故障记录等，因此可以在短时间内完成除错。 此外，通过系统监视 (仅为 QCPU(Q模式 ))可以获取关于特殊功能的详细信息，因此在出错时可以在更短的时间内完成除错。 GX Developer具有以下特点 : 1. 软件的通用性。 GX Developer可以创建 Q系列、 QnA系列、 A系列 (包括运动控制器 (SCPU))、FX系列的数据，实现了设置操作共用化 (简称为 GPPA)。 但是， A6GPP/A6PHP对应软件包除外。 在转换为 SW GPPQ型 GPP功能软件包 (以下简称为 GPPQ)格式文件 之后，可以在 GPPA或GPPQ中进行编辑。 此外，在选择了 FX系列的情况下，在转换为 DOS版编程软件 (以下简称为FXGP(DOS))、 SW0PCFXGP/WIN编程软件 (以下简称为 FXGP(WIN))格式文件之后，可以在FXGP(DOS)或者 FXGP(WIN)中进行编辑。 2. 充分利用 Windows 的优势使操作性能大幅度地提高。 通过对 Excel、 Word等所创建的注释数据等进行复制、粘贴，可以对现有的资源加以利用。 3. 程序的标准化。 4. 丰富的编程语言。 可以通过继电器符号语言、逻辑符号 语言、 MELSAP3(SFC)、 MELSAPL创建功能块，此外，还新增了结构化文本 (简称为 ST语言 )。 5. 访问其它站时的设置简单。 通过将链接对象的指定图形化，即使是在配置复杂系统的情况下，也可以简单地进行设置以访问其它站。 6. 可以与可编程控制器 CPU以各种方式进行连接。 7. 丰富的调试功能。 (1) 可以通过使用 GX Simulator简单地进行模拟调试。 (a) 不需要与可编程控制器 CPU进行连接。 (b) 不需要创建用于模拟调试的顺控程序。 (2) 在 帮助 中的 CPU出错、特殊继电器 /特殊寄存器的说明有助于在运行过 程中发生出错的情况下，以及在编程过程中希望了解特殊继电器 /特殊寄存器内容进行参考。 (3) 创建数据过程中只要发生错误，将会弹出导致出错原因的信息，参考这些信息可以减 7 少大量创建数据的时间。 软件部分调试的操作如下所述： 1. 新建项目文件 双击打开编程软件，在编程界面，点击 工程 → 创建新工程 ，然后在出现的对话框中选择与机型相对应的 PLC系列和型号，在此选择 FXCPU(FX2N)，然后按 确认。 2. 输入程序 把所设计的 程序输入到计算机中，熟练使用快捷键进行程序的编写。 在这个过程中可以在 编辑 的下拉菜单中选择 文档生成 中的 注释编辑 进行相关触点的注释说明， 这样可以加强程序的可读性。 3. 程序的转换 在编写程序的过程中，点击 变换 → 变换 ，可对所编写的程序进行表面检查。 4. 程序的下载 当程序的转换没有错误时，单击工具栏中的 梯形图逻辑测试启动 /停止按钮，等待把已转换的程序写入 PLC中。 5. PLC的监控和测试 程序写入 PLC后就可以进行监控和调试，单击工具栏上的软元件测试，出现一个对话框 ，在 软元件 一栏中写入你想要监视的软元件，强制 ON和 OFF，对这个调试过程进行监视。 由于在程序写入完后，将出现一个名称为 LADDER LOGIC TEST TOOL的对话框，单击 菜单启动 中的 继电器内存监视 ，在里面可以通过时序图对整个程序进行监视。 五、系统 设计方案论证 基本要求 1) 主持人按下开始抢答按钮后 ,抢答开始并限定时间。 2) 最先按下按钮的由七段显示器显示该台台号 ,同时蜂鸣器发出音响 ,其它 抢答按钮无效。 3) 10S之内无人回答 , 蜂鸣器发出音响视抢答无效。 4) 在主持人按下开始抢答按钮之前有人按下抢答器 ,则属违规 ,在显示台号 同时违规指示灯亮 ,其它按钮不起作用。 5) 各台数字显示的消除 ,蜂鸣器音响及违规指示灯的关断 ,都要通过主持人 去按下复位按钮。 8 设计任务及工作原理 1)抢答器同时为 8组选手分别提供按钮进行抢 答， 按钮分别为 PB0、 PB PB PBPB PB PB PB7。 2)设置一个复位按钮 PB10，实现系统电路的复位，由主持人控制。 3)当主持 人打开启动开关后，在设定时间 T1内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响，某分台指示灯亮，并且在 8段数码管显示器上显示出抢答成功的组号 ，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效。 4)如果在时间 T1内，无人应答， 则驱动音效电路②发出声响，总台灯指示灯亮，表示抢答者均放弃该题。 5)在抢答成功后，启动计时器 ，在设定的时间 T2内回答有效，当到达设定时间 T2时，驱动音效电路，总台灯指示灯亮，表示答题时间到。 方案论证 无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中， 都可能会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。 目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。 这抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。 数字及模拟电路组成的抢答器由主体电路与扩展电路组成。 优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。 通过定时电路和译码 电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。 单片机、 CPLD组成的抢答器也有一定的缺陷，不够精确。 近年来随着科技的飞速发展，单片机、 CPLD、 PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。 本设计就是利用 PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生， PLC的性能优势必定会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。 系统结构框图 本次设计采用的方法是用 PLC做主体控制系统来控制。 由音效电路、指示灯电路、 数码管显示电路组成。 系统结构框图如图 9 六、系统硬件设计 PLC工作原理 PLC 采用循环扫描的工作方式，在 PLC 中用户程序按先后顺序存放， CPU 从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。 PLC 的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。 全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。 当 PLC 处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。 在 PLC 处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 循环 扫描过程如图 所。