抢答器控制系统设计.docx

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抢答器控制系统设计

抢答器控制系统设计

摘要

可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,其拥有功能强大、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。

本文采用日本三菱公司生产的FX2N型PLC作为核心控制器进行五路抢答器系统的设计，设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，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，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。

在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。

本设计正是以PLC为核心，该系统可以实现多人抢答和违例报警的自动显示。

由于PLC具有可靠性、易操作性、灵活性等优点，故传统答题相比，大大提高了效率和可靠性，有很强的实用价值。

关键词：

PLC;竞赛抢答器

图6答题时限支路

（2）设计各分台灯梯形图。

各分台灯启动条件串入M2的常闭触点体现了抢答器的一个基本原则：

竞时封锁，在已有人的抢答之后按按钮是无效的。

梯形图如图7所示：

图7分台灯梯形图

（3）设计总台灯梯形图。

总台灯的工作条件含有四个分支。

如图8所示：

图8总台灯梯形图

（4）设计总台音响梯形图。

总台音响梯形图为了缩短音响的时间（设定为1S），在印象的输出条件中加入了启动信号的脉冲处理环节。

如图9所示：

图9音响梯形图

（5）设计七段显示器梯形图。

需要用七段译码指令来完成。

如图10所示：

图10七段显示器梯形图

（6）最后解决复位功能。

考虑到主控触点指令具有使主控触点后的所有启—保—停电路输出中止的作用，将主控触点M0及相关电路加在已设计好的梯形图前部。

如图11所示：

图11主控触点梯形图

4上位机组态监控系统设计

4.1组态监控软件选择

因为PLC选择的是三菱FX2NPLC，所以可以选择使用MCGS组态软件或者是GT组态软件，为了方便监控使用，在这里我选用了三菱GT组态软件来进行上位机组态监控系统的设计。

三菱触摸屏编程软件GTDesigner3是用于三菱电机自动化GOT1000系列图形操作终端的画面设计软件，并且集成有GTSimulator3仿真软件，具有仿真模拟的功能。

GTDesigner3进行工程和画面创建、图形绘制、对象配置和设置、公共设置以及数据传输等的软件。

GTSimulator3是在PC机上模拟GOT运行的仿真软件。

4.2上位监控系统组态设计

首先，我先使用GT建立一个画面，作为首页。

在首页上写上“欢迎使用抢答器”等字，来作为一个开始页面，并放上一个覆盖全页面的画面切换开关，使其可以切换至画面2。

效果图如图12所示：

图12首页效果图

然后，再新建一个画面2，作为抢答器的操作页面，在上面放上相应的位开关元件，指示灯元件。

因为没有蜂鸣器这个元件，所以音响的状态变化用一个指示灯来代替。

并将相应的软元件地址一一对应输入。

效果图如图13所示：

图13抢答器操作页效果图

4.3实现效果

完成上位机组态监控系统的设计，该设计需要实现设计要求的效果。

当开始键没有按下时，一至五号抢答键任意按下，对应的分台灯亮，总台灯亮，音响工作1S，也就是对应音响的指示灯亮1S。

当按下开始键后，10S内没人按下一至五号按钮，总台灯亮，音响工作1S。

当按下开始键，有人按键答题，对应的分台灯亮，超过30S没有答对，则总台灯亮，音响工作1S。

每一次操作都必须按复位键才能复位，重新开始工作。

5系统调试及结果分析

5.1系统仿真调试

利用GT组态软件的仿真功能来进行仿真调试以及上位机的监控。

首先打开所有的需要打开的软件，进入仿真调试状态。

然后进入GT仿真的操作页，按照需要实现的要求，一一进行仿真调试。

先验证主持人没有按下开始，抢答报警的效果。

对应的分台灯亮，总台灯亮，音响工作1S。

效果图如图14所示：

图14抢答违例效果图

然后验证主持人按下开始，没人抢答的情况。

效果如图15所示：

图15无人应答效果图

再验证主持人按下开始，有人答题，但答题超时的情况。

效果图如图16所示：

图16答题超时效果图

5.2结果分析

最后仿真结果达到了设计的要求，完成了这次抢答器的设计。

但是因为GT组态软件仿真，不支持七段码译码指令SEGD,所以没有办法在仿真中调试将七段显示器仿真出来，有点可惜。

不过还是圆满的完成了设计任务。

6设计总结  

经过一段时间的课程设计，在雷老师的带领下，我们参与了设计的各个方面的讨论和动手实践，获得了宝贵的经验，也学到了很多知识。

可编程控制器这门课程是一门实践性很强的学科，实践环节至关重要。

只有通过设计，进行实际操作，才能学通学透可编程序控制器技术。

在做课程设计的组态设计时，由于抢答器系统涉及到的控制变量较多，需要对每个变量进行定义和编程，要考虑函数定义的类型和它所对应的PLC程序中的端口号。

开始编程的时候因为考虑不周到，总会丢掉一些变量条件，或是变量定义类型不对，组态运行屡屡失败，经过多次改进和调试，程序终于运行成功。

我们原本以为自己已基本掌握的东西，或许仅仅是一些肤浅的表面或是总体的一个侧面，如果没有完整的实践体验，是发现不了这些问题的。

这次课程设计给了我们一个很好的机会去学习那些书本上不能学到的知识，增长了我们的见识，使我们对设计操作有了一定的直观认识，深刻体会到“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的真正含义。

参考文献

[1]电气控制与可编程控制器技术[M].史国生，化学工业出版社.

[2]可编程控制器教程[M].王兆义,机械工业出版社.

[3]可编程控制器原理与应用[M].赵燕，周新建，北京大学出版社.

[4]可编程控制器原理及应用教程[M].孙振强.北京：

清华大学出版社

[5]PLC编程及应用[M].廖常初.北京：

机械工业出版社,2005.

[6]可编程控制器应用技术[M].胡学林.北京：

高等教育出版社,2001.

[7]模拟电子技术基础[M].沈任元.北京：

机械工业出版,2000.6.

[8]PLC电气控制与组态设计[M].王宇.北京：

电子工业出版社，2010

[9]三菱FX系列可编程序控制器编程手册[M].三菱公司编,2001.

[10]电气控制与PLC实训教程[M].阮友德.北京：

人民邮电出版社，2006.

[11]三菱可编程序控制器使用手册[M].三菱公司编,1999.

附录

控制程序梯形图