抢答器PLC控制系统设计

抢答器PLC 控制系统设计

1、抢答器PLC 电气控制系统设计任务书 1.1抢答器工艺的技术要求

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体现）、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。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正、公平、公开。

1.2抢答器电气控制系统设计要求

1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2）设置一个系统清除和抢答控制开关S ，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）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，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5）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抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

[摘要]

利用FX 2N —32MR —001型PLC 设计了八路抢答器控制系统，给出了系统结构图、外部端子接线图及梯形图。抢答器广泛应用于各种知识竞赛中，传统的抢答器大部分都是基于数字电路组成的，制作过程复杂，可靠性差。本文介绍一种以三菱FX 2N —32MR —001型PLC 为核心的八路抢答器系统，它充分利用了PLC 的优点，具有结构简单、可靠性好等特点。 1、抢答器系统的功能：

(1)抢答器可同时供8组选手参加比赛；

(2)具有违规提示功能：只有在主持人发出开始抢答指令后，选手才能开始抢答；

(3)具有抢答限时及答题限时功能：在无人抢答及答题超时时都设置了音响提示信号；

(4)具有数码显示功能：能显示抢答选手的编号。 2、抢答器控制系统

抢答器控制系统分5部分：PLC 、抢答按钮、信号灯、音响电路和显示部分，它利用抢答按钮输入各路的抢答信号，经PLC 处理，输出控制信号，控制数码管和音响提示电路工作。 关键词：PLC 抢答器 倒计时 数码管显示 梯形图

1、设备概况

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体现）、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。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正、公平、公开。

2、控制要求

1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。 2）设置一个系统清除和抢答控制开关S ，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）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，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5）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抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

3、系统设计

3.1抢答器系统组成

抢答器控制系统分５部分：ＰＬＣ、抢答按钮、信号灯 、音响电路和显示部分，它利用抢答按钮输入各路的抢答信号，经ＰLC 处理，输出控制信号，控制数码管和音响提示电路工作（系统结构如图3.1所示）。

图3.1 系统结构图

图3.2七段数码管显示器示

3.3输入输出端子端子分配

3.4 系统工作过程分析

（1）开始抢答前，主持人首先通过复位按钮是S10（X10）实现电路复位，在提问之后，打开选择开关SW1(X11)启动定时器T0（本程序预设为10s ），通过修改下图(图3.3) 所示的K 值可以预设不同时间。

（图3.3）

（2）抢答限时内，抢答者抢先按下对应的抢答按钮后，对应的辅助继电器被接通，同时切断其他抢答电路，实现互锁。例如当S0接通后，辅助继电器M0接通，此时其他的抢答电路被切断，抢答者再按下抢答按钮无效。抢答电路图如图3.4

(图3.4)

（3）抢答成功后，辅助继电器M8接通，常开触头闭合，启动音效电路①（Y010）和指示灯L1（Y011）（图3.5），同时利用内部编码程序段控制输出点Y000-Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号（图3.6）。

(图

3.5)

（图3.6）

(4)如果在抢答时间内无人抢答，则启动音效②，指示灯L2，数码管无显示。梯形图如下（图3.7）。

(图3.7)

（5）抢答成功后主持人打开限时开关SW2（X012），启动定时器T2（本程序设为60秒），修改K 值可以设定 不同的时间，当T2计时结束，将启动音效电路③（Y014）和指示灯L3（Y015）提示回答时间到。梯形图如下（图3.8）

（图3.8）

3.5指令表 LD X011 OUT T0 K=100 LD X000 OR M0 ANI X010 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI M6 ANI M7 OUT M0 LD X001 OR M1 ANI X010 ANI M0 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI M6 ANI M7 OUT M1 LD X002 OR M2 ANI X010 ANI M0 ANI M1 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI M6 ANI M7 OUT M2 LD X003 OR M3 ANI X010

ANI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M4 ANI M5 ANI M6 ANI M7 OUT M3 LD X004 OR M4 ANI X010 ANI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M5 ANI M6 ANI M7 OUT M4 LD X005 OR M5 ANI X010 ANI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M6 ANI M7 OUT M5 LD X006 OR M6 ANI X010 ANI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4

ANI M5 ANI M7 OUT M6 LD X007 OR M7 ANI X010 ANI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI M6 OUT M7 LD M0 OR M1 OR M2 OR M3 OR M4 OR M5 OR M6 OR M7 ANI T0 AND X011 OUT M8 LD M8 OUT Y010 OUT Y011 LD M1 OR M2 OR M4 OR M5 OR M6 OR M7 ANI X010 OUT Y000 LD M0 OR M1

OR M2 OR M3 OR M6 OR M7 ANI X010 OUT Y001 LD M0 OR M2 OR M3 OR M4 OR M5 OR M6 OR M7 ANI X010 OUT Y002 LD M1 OR M2 4、实物连接图

OR M4 OR M5 ANI X010 OUT Y003 LD M1 OR M5 OR M7 ANI X010 OUT Y004 LD M3 OR M4 OR M5 OR M7 ANI X010 OUT Y005 LD M1 OR M2

OR M3 OR M4 OR M5 OR M7 ANI X010 OUT Y006 LD T0 ANI M3 OUT Y012 OUT Y013 LD X012 OUT T2 K600 LD T2 OUT Y014 OUT Y015

5、结论与心得

此次课程设计，每人一个题目。我做的是抢答器带倒计时显示的PLC 电气控制。课设的前两天通过对课本新指令的学习及从图书馆借阅图书的查询，我对这个设计题目有了一定的认识，并形成了初步的设计思路。

PLC 是一门侧重应用方向的学科。所以要多一点实践。不要看不起小的项目，在其中你能总结出设计程序的逻辑思维方法，总结中不断进步。

通过这次设计实践，我学会了PLC 的基本编程方法，对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

在课程设计过程中我了解到，PLC 并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。PLC 可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC 机。首先需要精深PLC 本身的编程语言梯形图、语句表语言。

本抢答器系统虽是针对八路参赛选手设计的，但通过原理分析可知， 它也完全适用于少于八路选手的抢答场合。当然，如果对外围电路及程序稍加修改，就很容易使之扩展成更多路的抢答器。

抢答器丰富了我们的生活，社会中本来就充满着竞争。只是没有很明显的表现出来，通过运用它我们可以很好的证明自己的胆识和自信，所以做起抢答器来，也很想去了解它，对于八路抢答器原理也只是通过plc 控制表达出来，也没什么复杂性，所以很好的做出来，但实践中就有些小小的麻烦，就是电压在实践中很难把握。

在这次课程设计过程中，和同学交流中大家积极发言，提出各自的想法与意见，使得一些难题很快得到解决。在此过程中，加深了我们对PLC 控制的认识与理解，同时也提高了我们的表答能力。

总之，这次实践是非常成功的，我们追求的是理论与实践并存，课程设计就很好的为大学生表现自己综合能力提供有力的平台。实践中有很多电路原理弄不清楚，这说明学的不太好，从中也反映了我们在那些知识的不足，我们也应通过老师和自己查资料弥补，这是理想的学习过程。

6、参考资料

【1】王阿根. 电气可编程控制原理与应用. —北京：清华大学出版社，2007.4。 【2】漆汉宏.PLC 电气控制技术. 北京：机械工业出版社，2006。

【3】王兆义. 小型可编程序控制器实用技术. 北京：机械工业出版社，2002。 【4】陈群.plc 控制技术. 电工技术.2007年12期.48-49页。

【5】夏江涛. 安阳工学院学报. 八路抢答器的PLC 程序设计. 2007年2月第1期(总第25期).32-34页。