2022年八路抢答器的设计_课程设计报告.docx

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1、湖南文理学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计专业班级： 自动化 10102 班 学号 15 号同学姓名：单正涛指导老师：王丽娟完成时间：2021 年 6 月 15 日报告成果：评阅看法：评阅老师日期 2021.6.20湖南文理学院制摘 要本文介绍了利用三菱FX2N 系列 PLC 对学问竞赛抢答器地掌握,阐述了掌握方案 .实现抢答器功能地方式有多种，可以采纳早期地模拟电路、数字电路或模数混合电路.近年来随着科技地飞速进展，单片机、 PLC地应用不断地走向深化，同时带动传统地掌握检测技术地不断更新.本文采纳日本三菱公司生产地 FX2N-32MR 型PLC 作为核心掌握器进行四路抢答器系统地设

2、计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子地安排方案.同时依据学问竞赛抢答器地掌握要求和特点,确定 PLC 地输入输出安排 ,并进行现场调试 .关键词 : PLC学问竞赛抢答器PLC 程序设计目 录绪 论31.1 PLC 地熟悉31.2 PLC 地应用和特点2一、设计题目3二、设计目地与要求32.1 设计目地32.2 设计要求3三、设计作用4四、所用仪器设备及仿真软件44.1 PLC 仪器地选型44.2 仿真软件 GX Developer8.0 概要及特点5五、系统设计方案论证75.1 基本要求75.2 设计任务及工作原理75.3 方案论证7六、系统硬件设计86.1 PLC

3、工作原理86.2 外部接线图11七、系统软件设计117.1 I/O 口地安排117.2 系统支路地设计157.2.1 应答开头掌握157.2.2 抢答掌握157.2.3 答题时限掌握：167.2.4 违例：17八、系统仿真与调试178.1 系统地仿真188.2 工作过程分析19九、心得体会19十、参考文献20附 录20绪 论1.1 PLC 地熟悉PLC 是专为在工业环境下应用而设计地一种数字运算操作地电子装置,是带有储备器 ,可以编制程序地掌握器 .PLC 即可编程掌握器（Programmable logic Controller ，是指以运算机技术为基础地新型工业掌握装置 .它能够储备和执行

4、指令,进行规律运算 ,次序掌握 ,定时 ,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式地输入输出 ,掌握各种类型地机械和生产过程.在电视上我们会常常看到一些智力抢答地节目，假如要是让抢答者用举手等方法，主持人很简洁误判，会造成抢答地不公正，竞赛中为了精确、公正、直观地判力竞赛地电路装置,该装置由主体电路与扩展电路组成 .优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组地输入信号在显示器上输出；用掌握电路和主断出第一个抢答者，所设计地抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示第一抢答者.为了使这种不公正不发生，只能靠电子产品地高精确性来保证抢答地公正性.八路数字抢答器是一个可供 八个参赛组进行智持人开关启动

5、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 产生地信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路 .通过这次设计，把握PIC 单片机地原理，明白简洁多功能抢答器组成原理，初步把握多功能抢答器地调整及测试方法，提高动手才能和排除故障地才能.同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己地动手才能，巩固已学地理论学问，建立单片机理论和实践地结合，明白多功能抢答器各单元电路之间地关系及相互影响，从而能正确设计、运算定时计数地各个单元电路.初步把握多功能抢答器地调整及测试方法 .提高动手才能和排除故障地才能.PLC 本身地模块化结构以及远程I/O 模块功能地不断完善，使得PLC 易于实现

6、多级掌握（分布掌握、分散掌握），通过不同级别地网络将PLC 与 PLC、PLC 与远程 I/O 模块、 PLC 与人机界面以及PLC 与 PC 机连接起来，形成管控一体化地网络结构.1.2 PLC 地应用和特点PLC 显现后就受到普遍地重视,其应用进展也特别地快速,缘由在于现有地各种掌握方式相比,它有一系列受用户欢迎地特点,主要是 :1. 牢靠性高 ,抗干扰才能强在恶劣地工业环境下工业生产对掌握设备地牢靠性提出很到目前为止尚无任何一种工业掌握系统地牢靠性能达到和超过PLC. 保证 PC 工作地牢靠性高、抗干扰才能强地主要措施是 :(1) 采纳循环扫描、集中采样,集中输出地工作方式 .高地要求

7、.PLC 是专为工业掌握而设计 ,由于实行了一系列措施,使 PLC 掌握系统地平均无故障间隔时间一般能达到 45 万 h,远远超过传统继电器掌握和运算机掌握系统.可以说 ,(2) 硬件设计采纳模块式结构并实行屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高牢靠性电路.(3) 软件设计中设置实时监控、自诊断、信息爱护与复原等程序与硬件电路协作实现各种故障地诊断、处理、报警显示及爱护功能.因此 PLC 优于微机掌握地首要特点是它能适应恶劣地工业环境.2. 编程简洁、易于把握这是PC 优于微机地另一个特点.梯形图编程方式是PC 最常用地编程语言.它与继电器掌握原理

8、图类似，具有直观、清晰、修改便利、易把握等优点.3. 组合敏捷使用便利由于它采纳标准化得到通用模块结构，能敏捷便利地组合成各种不同规模、不同功能地掌握系统 .4. 功能强，通用性好现代PLC 具备很强地信息处理功能和输出掌握才能，它既可以对开关量进行掌握又可以对模拟量进行掌握.5. 开发周期短，功率高，爱护便利PLC 用储备规律代替接线规律，大大地削减了掌握设备外部地接线，使掌握系统设计周期大大缩短，同时爱护也变得简洁起来.6. 体积小，重量轻，工耗低.随着电子技术地进展和应用领域日益扩大，PLC 技术及其产品仍在连续进展，其结构不断改进，功能日益增强，性价比越来越高.一、设计题目基于PLC地

9、八路抢答器地设计二、设计目地与要求2.1 设计目地抢答器是一种应用特别广泛地设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能快速、客观地辨论出最先获 得发言权地选手 .早期地抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管地指示辩认出选手号码 .现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了很多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后地计时、选手得分显示等功能.从而使竞赛真正达到公正、公正、公开.2.2 设计要求1） 抢答器可同时供8 名选手或者 8 个代表对竞赛，每组使用一个按钮，8 个按钮分别用 1-8 号表示 .2） 设置系统复位和抢答开头开关，该开关由主持人掌握.3） 抢答器具有定时抢答

10、功能.4） 参赛选手在设定地时间内进行抢答，抢答有效，显示器显示选手地编号和限答地时间倒计时，并保持到主持人将系统复位.5） 可以通过按键操作修改答题限制时间和抢答限制时间.6） 假如抢答时间以到，无人抢答，本次抢答无效，系统复位.三、设计作用学问竞赛抢答器，顾名思义就是用于竞赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢地新型电器.随着社会科技技术地不断进展，他地应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加便利牢靠.目前 , 形式多样、功能完备地抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位, 它为各种竞赛增加了刺激性、消遣性 , 在肯定程度上丰富了人们地业余生活.用PLC进行学问竞赛抢答器设计，

11、其掌握便利，敏捷，只要转变输入 PLC地掌握程序，便可转变竞赛抢答器地抢答方案.四、所用仪器设备及仿真软件4.1 PLC 仪器地选型随着 PLC掌握地普及与应用，PLC产品地种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善.近年来， 从美国、日本、德国引进地PLC产品及国内厂家组装或自行开发地产品已有几十个系列，上百种型号. 目前在国内应用较多地PLC产品主要包括：美国AB 、 GE、MODICON 公司，德国西门子公司，日本OMRON 、三菱公司等地 PLC产品 . 因此 PLC地品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有自己地特点，适用场合也各有侧重.因此，合理挑选PLC ，对

12、于提高 PLC掌握系统地技术经济指标起着重要地作用.一般挑选机型要以满意系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源地铺张.机型地挑选可从以下几个方面来考虑.1）对输入 / 输出点地挑选要先弄清晰掌握系统地I/O 总点数，再按实际所需总点数地15 20 留出备用量（为系统地改造等留有余地）后确定所需PLC 地点数 . PLC 地输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法.隔离式地各组输出点之间可以采纳不同地电压种类和电压等级，但这种PLC 平均每点地价格较高.假如输出信号之间不需要隔离，就应挑选前两种输出方式地PLC . 对储备容量地挑选对用户储备容量只能作粗略地估算.在仅对开

13、关量进行掌握地系统中，可以用输入总点数乘10 字 / 点输出总点数乘5 字 / 点来估算；计数器/ 定时器按（ 3 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（5 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入/ 输出地系统中，可以按每输入/ （或输出）一路模拟量约需（ 80 100 ）字左右地储备容量来估算；有通信处理时按每个接口200 字以上地数量粗略估算.最终，一般按估算容量地50 100 留有裕量 .对缺乏体会地设计者，挑选容量时留有裕量要大些.2) 对 I/O 响应时间地挑选 .PLC 地 I/O 响应时间包括输入电路推迟、输出电路推迟和扫描工作方式引起地时间推迟（一般在2 3 个扫描周期）等 .

14、对开关量掌握地系统 ,PLC 和 I/O 响应时间一般都能满意实际工程地要求，可不必考虑I/O 响应问题 .但对模拟量掌握地系统、特殊是闭环系统就要考虑这个问题 .3) 依据输出负载地特点选型.不同地负载对 PLC地输出方式有相应地要求.例如，频繁通断地感性负载，应挑选晶体管或晶闸管输出型地，而不应选用继电器输出型地.但继电器输出型地PLC 有很多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较廉价，承担瞬时过电压和过电流地才能较强，其负载电压敏捷（可沟通、可直流）且电压等级范畴大等.所以动作不频繁地交、直流负载可以挑选继电器输出型地 PLC .4） 对在线和离线编程地挑选. 离线编程是指主机和编程

15、器共用一个CPU ，通过编程器地方式挑选开关来挑选 PLC 地编程、监控和运行工作状态.编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行掌握 .在线编程是指主机和编程器各有一个CPU ，主机地 CPU 完成对现场地掌握，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改地程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新地程序对现场进行掌握 .运算机帮助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程.在线编程需购置运算机，并配置编程软件.采纳哪种编程方法应依据需要打算. 据是否联网通信选型如 PLC 掌握地系统需要联入工厂自动化网络，就 PLC需要有通信联网功能，即要求PLC 应具有连接其他 PLC、上位运算机

16、及 CRT 等地接口 .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 结构形式地挑选 .在相同功能和相同 I/O 点数据地情形下，整体式比模块式价格低 .但模块式具有功能扩展敏捷，修理便利（换模块），简洁判定故障等优点，要按实际需要挑选PLC 地结构形式 .FX2N 作为主要掌握元件： 20世纪 90岁月，三菱公司在 FX系列 PLC地基础上推出了 FX2N 系列产品，该机型在运算速度，指令数量及通讯才能方面有了较大地进步，是一种小型化、高速度、高性能、各方面都相当于FX 系列中最高档次地超小型地PLC；平均无故障时间可高达30万小时，具有硬件故障地自我检测功能，

17、显现故障时可准时发出报警信息.PLC进展到今日，已经具有配套齐全，功能完 善，适用性强地优点，可以用于各种规模地工业掌握场合.本系统地主掌握器采纳日本三菱公司生产地FX2N 一32MR 型 PLC ，该型 PLC 功能较强大，供应16个输人点和 l6 个输出点，继电器输出方式，均采纳 8进制编号 .PLC编程可采纳手持式编程器或编程软件FXGP WIN C， PLC可编程程序掌握器及软件供应了完整地编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试.三菱 PLC地编程指令简洁易懂且程序设计敏捷，可采纳梯形图或者指令语言进行软件设计.4.2 仿真软件 GX Developer8.0 概要及特点GX Dev

18、eloper8.0 编程软件是 FX 系统PLC 专用地编程软件，其编程界面和帮忙文档均已汉化，占用空间小，安装好后仅占用约90MB 地空间，功能较强，在Windows98/2000/XP 系统下均可运行 .GX Developer 主要是指能执行以下功能地软件包：1. 程序地创建2. 对可编程掌握器 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. 调试将所创建地顺控程序写入到可编程掌握器CPU 中，对顺控程序能否正常动作进行测试.此外， 通过使用新开发地GX Simulator, 可以在单台个人运算机中进行调试.5. PLC

19、 诊断由于显示了当前地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 QCPUQ 模式 可以猎取关于特殊功能地具体信息，因此在出错时可以在更短地时间内完成除错 .GX Developer 具有以下特点 :1. 软件地通用性 .GX Developer 可以创建 Q系列、 QnA 系列、 A系列 包括运动掌握器SCPU 、 FX系列地数据，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，在挑选了 FX系列

20、地情形下，在转换为DOS 版编程软件 以下简称为 FXGPDOS 、SW0PC-FXGP/WIN编程软件 以下简称为 FXGPWIN 格式文件之后，可以在FXGPDOS 或者FXGPWIN 中进行编辑 .2. 充分利用 Windows 地优势使操作性能大幅度地提高.通过对 Excel 、Word等所创建地注释数据等进行复制、粘贴，可以对现有地资源加以利用.3. 程序地标准化 .4. 丰富地编程语言.可以通过继电器符号语言、规律符号语言、MELSAP3SFC 、MELSAP-L 创建功能块，此外，仍新增了结构化文本简称为 ST语言 .5. 拜访其它站时地设置简洁.通过将链接对象地指定图形化，即使

21、是在配置复杂系统地情形下，也可以简洁地进行设置以拜访其它站.6. 可以与可编程掌握器 CPU 以各种方式进行连接 .7. 丰富地调试功能 .(1) 可以通过使用 GX Simulator 简洁地进行模拟调试 .(a) 不需要与可编程掌握器CPU 进行连接 .(b) 不需要创建用于模拟调试地顺控程序.(2) 在 帮忙 中地 CPU 出错、特殊继电器 / 特殊寄存器地说明有助于在运行过程中发生出错地情形下， 以及在编程过程中期望明白特殊继电器/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，将会弹出导致出错缘由地信息，参考这些信息可以削减大量创建数据地时间 .软件部分调试地操作如下所述

22、：1. 新建工程文件双击打开编程软件，在编程界面，点击 工程 创建新工程 ，然后在显现地对话框中挑选与机型相对应地PLC系列和型号，在此挑选FXCPUFX2N ，然后按 确认 .2. 输入程序把所设计地程序输入到运算机中，娴熟使用快捷键进行程序地编写.在这个过程中可以在 编辑 地下拉菜单中挑选 文档生成 中地 注释编辑 进行相关触点地注释说明，这样可以加强程序地可读性 .3. 程序地转换 在编写程序地过程中，点击 变换 变换，可对所编写地程序进行表面检查.4. 程序地下载当程序地转换没有错误时，单击工具栏中地梯形图规律测试启动 /停止按钮，等待把已转换地程序写入 PLC中.5. PLC 地监控

23、和测试程序写入 PLC后就可以进行监控和调试，单击工具栏上地软元件测试，显现一个对话框，在 软元件 一栏中写入你想要监视地软元件，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，将显现一个名称为 LADDER LOGIC TEST TOOL 地对话框，单击 菜单启动 中地 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5.1 基本要求1) 主持人按下开头抢答按钮后,抢答开头并限定时间 .2) 最先按下按钮地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

24、持人按下开头抢答按钮之前有人按下抢答器,就属违规 ,在显示台号 同时违规指示灯亮,其它按钮不起作用 .5) 各台数字显示地排除 ,蜂鸣器音响及违规指示灯地关断,都要通过主持人 去按下复位按钮 .5.2 设计任务及工作原理1) 抢答器同时为 8 组选手分别供应按钮进行抢答，按钮分别为PB0 、 PB1 、 PB2 、PB3 、 PB4 、PB5、PB6、 PB7.2) 设置一个复位按钮PB10，实现系统电路地复位，由主持人掌握.3) 当主持人打开启动开关后，在设定时间T1 内，假如某组抢先按下抢答按钮，就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胜利地组号，此时电路

25、实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效.4) 假如在时间 T1内，无人应答，就驱动音效电路发出声响，总台灯指示灯亮，表示抢答者均舍弃该题 .5) 在抢答胜利后，启动计时器，在设定地时间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.5.3 方案论证无论是在学校、工厂、军队仍是电视节目中，都可能会举办各种各样地智力竞赛，都会用到 抢答器 .目前市场上已有很多类型地竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计地，采纳模拟电路、数字电路或者模数混合电路地产品.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，显示方式简洁或者没有，无法精确判定抢

26、按按钮地行为，也不便于参数调剂及功能地升级换代.数字及模拟电路组成地抢答器由主体电路与扩展电路组成.优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队地输入信号在显示器上输出；用掌握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地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 组成地抢答器也有肯定地缺陷，不够精确.近年来随着科技地飞速进展，单片机、CPLD 、PLC地应用正在不断地走向深化，同时带动传统地掌握检测技术地不断更新 .本设计就是利用 PLC 作为核心部件进行规律掌握及信号地产生，PLC 地性能优势必定会使得竞赛真正达到公正、公正、公开

27、.5.4 系统结构框图本次设计采纳地方法是用PLC做主体掌握系统来掌握.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 5.1所示控制按钮及开关音效电路P L C控制器指示灯电路总台数码管显示电路PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7开头按钮SW1SW2复位按钮图 5.1 系统结构框图六、系统硬件设计6.1 PLC工作原理PLC 采纳循环扫描地工作方式，在PLC 中用户程序按先后次序存放，CPU 从第一条指令开头执行程序，直到遇到终止符后又返回第一条，如此周而复始不断循环.PLC 地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

28、.全过程扫描一次所需地时间称为扫描周期.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，始终循环扫描工作. 循环扫描过程如图6.1 所示：内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理停止图 6.1 循环扫描流程图工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段.（ 1）内部处理阶段：在此阶段， PLC 检查 CPU 模块地硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作.（ 2）通信服务阶段：在此阶段， PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入地命令，更新编程器地显示内容等，

29、当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容.1. 输入处理输入处理也叫输入采样.在此阶段，次序读入全部输入端子地通端状态，并将读入地信息存入内存中所对应地映象寄存器.在此输入映象寄存器被刷新.接着进入程序执行阶段.在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器地内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期地输入处理阶段才能被读入信息.2. 程序执行依据PLC梯形图程序扫描原就，按先左后右先上后下地步序，逐句扫描，执行程序 .遇到程序跳转指令，依据跳转条件是否满意来打算程序地跳转地址 .从用户程序涉及到输入输出状态时， PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入地

30、对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，依据用户程序进行规律运算，存入有关器件寄存器中.对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存地内容， 会随着程序执行过程而变化.3. 输出处理程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中地Y 寄存器地状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出掌握信号，驱动外部负载.4. PLC 地工作状态PLC 有两种工作状态，即运行 RUN 状态与停止 STOP状态 .运行状态是执行应用程序地状态 .停止状态一般用于程序地编制与修改 .在这两个不同地工作状态中，扫描过程所要完成地任务是不尽相同地.在运行状

31、态， PLC 通过反复执行反映掌握要求地用户程序来实现掌握功能.为了使 PLC 地输出准时地响应随时可能变化地输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC 停机或切换到停止 STOP工作模式 .在内部处理阶段，PLC 检查 CPU 模块内部地硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些其他内部工作 .在通信服务阶段，PLC 与其他带微处理器地智能装置通信以更新编程器地显示内容.当PLC 处于停止模式时，只执行以上两种地操作.PLC 处于运行 RUN 模式时，仍要完成另外三个阶段地操作. 5.扫描周期和响应时间PLC 在运行状态时，执行一次扫描操作所需地时间称为扫描周期，其典

32、型值为0.5ms 100ms.扫描周期地长短主要取决于以下几个因素：CPU 执行指令地速度，执行每条指令占用地时间；程序中指令条数地多少 .指令执行所需地时间与用户程序地长短、指令地种类和CPU 执行速度有很大关系，一般说来，一个扫描过程中，输入采样和输出刷新所占时间较少，执行指令地时间占了绝大部分.PLC地响应时间是指从PLC外部输入信号发生变化地时刻起至由它掌握地有关外部输出信号发生变化地时刻之间地间隔，也叫做滞后时间通常滞后时间为几十毫秒.它由输入电路地时间常数、输出电路地时间常数、用户语句地支配和指令地使用、PLC 地循环扫描方式以及 PLC 对I/O 地刷新方式等部分组成 .这种现象

33、称为 I/O 推迟响应或滞后现象 .由于 PLC 地这种周期循环扫描工作方式，打算了响应时间地长短与收到输入信号地时刻有关.响应时间可以分为最短响应时间和最长响应时间.（ 1）最短响应时间假如在一个扫描周期刚终止之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期之前进入输入采样阶段， 这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短.（ 2）最长响应时间假如收到一个输入信号经输入推迟后，刚好错过 I/O 刷新地时间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长 .由于 PLC 采纳循环扫描地工作方式，即对信息串行处理方式，必定导致输入、输出推迟响应

34、，产生滞后现象 .对于一般工业掌握要求，这种滞后现象是答应地 .但是对那些要求响应时间小于扫描周期地掌握系统就不能满足，这时可以使用智能输 I/O 单元 如快速响应 I/O 模块 或特地地指令 如立刻 I/O指令 ，通过与扫描周期脱离地方式来解决 .6.2 外部接线图PB0 o PB1 o PB2 o PB3 o PB4 o PB5 o PB6 oPB7 oo o o o o o oox000x001y20y21x002xx003x004y22y23y24 y25 y26a b c d e fgx005y10音效电路x006x007L1SW1oSW2ooox011x010y0.y7y11DCc

35、omcom2com1ACDCFX2N-32MR图 6.2 外部接线图七、系统软件设计7.1 I/O 口地安排本次设计地系统 I/O 口地安排表如表7.1 所示 .其他机内器件所代表地意义如表7.2 所示 .本次设计地外部接线图如图 6. 2 所示.输入口所接器件表7.1I/O口地安排输出口所接器件X10SW1Y0L0X11SW2Y1L1X0PB0Y2L2X1PB1Y3L3X2PB2Y4L4X3PB3Y5L5X4PB4Y6L6X5PB5Y7L7X6PB6Y20数码管a 段X7PB7Y21Y22数码管数码管b 段c 段Y23数码管d 段Y24数码管e 段Y25数码管f 段Y26数码管g 段Y10L

36、8Y11蜂鸣器表 7.2 其他机内器件所代表地意义M0公共掌握触点继电器M1应答时间帮助继电器M2抢答帮助继电器M3答题时间帮助继电器M4音响启动信号继电器T1应答时间 10ST2答题时间 30ST3音响时限 1S数码管显示掌握数码管采纳共阳地，其显示规律如表7.3 所示.表 7.3 数码管显示真值表abcdefgh0111111001011000002110110103111100104011001105101101106101111107111000008111111119111101107.2 系统支路地设计7.2.1 应答开头掌握应答开头是当主持人按下开头按钮（X011 ）之后才能够抢

37、答.在主持人按下开头按钮地同时定时器（ T1 ）开头计时，程序梯形图如图7.4 所示.图 7.4 应答开头掌握程序梯形图7.2.2 抢答掌握在开头抢答后，任意一组都可以开头抢答，抢答胜利后对应地分台灯就会亮，同时接通抢答帮助继电器（ M2 ）对其他各组进行互锁让其他各组地抢答无效.程序梯形图如图 7.5 所示 .图 7.5 抢答掌握程序梯形图7.2.3 答题时限掌握在抢答胜利后定时器（T2 ）开头计时，假如在设定地时间内没有完成答题，就总台灯（Y011 ）、音响启动信号继电器（ M2 ）接通，总台灯亮并且驱动音响（Y010 ） .程序梯形图如图 7.6 所示 .图 7.6 抢答时限掌握程序梯形

38、图7.2.4 违例在主持人按下开头按钮（X011 ）之前假如有人按下抢答按钮就会接通分台灯、总抬灯及音响，程序梯形图如图 7.7 所示.图 7.7 抢答伪例掌握程序梯形图系统整体程序梯形图及指令表见附录.八、系统仿真与调试8.1 系统地仿真X0010 总台复位X0011 总台开头TS1 定时器 1 1）当有某人违例（假如是第1 组）仿真图如图 8.1 所示总台灯（ Y11 ）、某台灯（ Y0 ）、音响（ Y10 ）、数码管显示（Y21 、Y22 ）为组号 1图 8.1 某人违例仿真图2）正常抢答情形（假如是第1 组）仿真图如图 8.2 所示某台灯（ Y0 ）、音响（ Y10 ）、数码管显示（Y

39、21 、Y22 ）为组号 1图 8.2 正常抢答仿真图3）无人应答及答题超时地情形总台灯（ Y11 ）、音响（ Y10 ）仿真图如图 8.3 所示图 8.3 无人应答及答题超时仿真图8.2 工作过程分析1) 开头抢答前，主持人第一通过复位按钮SW1X010 实现电路复位，在提问之后，打开挑选开关SW2X0111 启动定时器 T1,本程序预设为 10S.2) 在抢答限时内，当某一组抢先按下抢答按钮后，对应地帮助继电器接通，同时切断其它抢答回路，实现互锁 .如 PB0 抢先按下，就 XO00 导通，帮助继电器M0 接通,同时切断 M1 一 M7 抢答回路,PB1 一 PB7 再按下将不会起作用 .

40、3) 抢答胜利后，帮助继电器M2 接通，启动音效电路YOIO 和某分台指示灯，同时利用内部编码程序段掌握输出点 YO00 一 YO06 ，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答胜利地组号.4) 假如在限时内无人抢答，就启动音效电路YO10 和总台指示灯 YO11 ，外部数码显示器也显示.5) 抢答胜利后，同时启动定时器T2 本程序预设为 30s，当 T2 计时终止 ，将启动音效电路和指示灯提示回答时间到 .九、心得体会很快，为期两周地专业综合课程设计即将终止.在这不长不短地两周时间里，我感悟到了很多.在此次课程设计中，我们体验到了理论学问在实际中地运用，体验到了制造过程中地探究地艰巨和胜利地

41、欢乐 .通过此次设计既巩固了我们地理论学问，又锤炼了我们地动手操作才能.也让我们熟悉到了把理论运用到实际过程中可能会遇到一些不同地困难，但只要认真分析、认真摸索，用科学冷静地头脑去研究问题，终究能发觉问题地所在，取得胜利.我深刻地体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当地繁琐，有时花很多时间检查程序错误，分析缘由，那时心中就有点灰心，有时仍特殊想放弃，此时更需要静下心来，更认真地查找缘由 .才能解决遇到地问题 .有时发觉一个问题地时候，需要做大量地工作，花大量地时间才能解决 .自然而然，我地耐心便培育起来了 .为以后地工作积存了体会，增加了信心 .同时通过这次课程设计，使我得到了一次

42、用专业学问、专业技能分析和解决问题全面系统地锤炼 .特别感谢这次机会 .这次课程设计过程中我受益匪浅，在摸索中实现了课题所要求地结果.培育了我地设计思维，增加了动手操作才能 .更让我体会到了实现功能地欢乐.十、参考文献1 史国生 . 电气掌握与可编程技术. 北京：化学工业出版社，2021.2 高钦和 . 可编程掌握器应用技术与设计实例. 北京：人民邮电出版社，2004.3 张新军 . 电气掌握与 PLC 技术及应用 . 济源：济源职业技术学院出版社，2006.4 王成福 . 可编程序掌握器原理及应用. 北京：机械工业出版社，2006.5 张进秋 . 可编程掌握器原理及应用实例M. 北京：机械工业出版社，2004.6 张万忠 . 可编程掌握器应用技术. 北京：化学工业出版社，2002.7 郑萍. 现代