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抢答器PLC控制系统设计课程设计说明书
抢答器PLC控制系统设计
[摘要]利用FX一64MR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FXm-MR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。
一、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及答题倒计时时间。
二、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。
目录
引言……………………………………………………………………………………………1关键词…………………………………………………………………………………………1第一章 设备概况……………………………………………………………………………1第二章控制要求………………………………………………………………………………1第三章系统设计………………………………………………………………………………2
第一节抢答器系统组成………………………………………………………………2
第二节系统设计过程…………………………………………………………………2第四章工作过程设计…………………………………………………………………………4
第五章硬件接线图……………………………………………………………………5第六章梯形图指令表………………………………………………………………………7第七章结论与心得……………………………………………………………………………7
参考文献………………………………………………………………………………………9附录1……………………………………………………………………………………………9附录2…………………………………………………………………………………………
[引言]利用FX一64MR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FXm-MR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。
第一章设备概况
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。
第二章控制要求
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。
第三章系统设计
第一节抢答器系统组成
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
第二节系统设计过程
（1）抢答器同时为八组选手提供了八个按钮SB0-SB7。
（2）复位按钮SB8，开始抢答按钮SB9，答题计时按钮SB10由主持人控制。
（3）抢答器锁存与显示功能设计：
当有选手按动按钮时，梯形图中M1实现自锁，当M1自锁得电时，常开触点闭合，实现音响电路和指示灯电路的输出，常闭触电断开，在实现音响电路和指示灯电路的输出的同时完成优先锁存，实现屏蔽，并在LED数码管上显示。
通过自锁优先抢答选手的编号一直保持直到到主持人按下复位按钮SB8自锁解除。
（4）复位按钮SB8接plc的X11，贯穿于整个梯形图，具有最高优先级，可实现随时中断，中断后数码管显示00。
（5）倒计时设计：
本系统抢答计时10s，答题计时为30s，数码管２、数码管３显示部分的设计采用步进梯形图，静态显示方式。
整个步进梯形图为30s，当主持人发出开始抢答指令（即按下X11按钮）后，梯形图跳到最后十秒，倒计时显示，当主持人发出开始答题指令（即按下X12按钮）后，梯形图跳到最开始位置，进行倒计时显示。
（6）数码管显示的设计：
参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，由于M1断开，步进梯形图停止到正在运行的一步，保持输出，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。
七段数码管显示器编码表（表3.1）及示意图（图3.2）如下：
数字
A
B
C
D
E
F
G
１
０
１
１
０
０
０
０
２
１
１
０
１
１
０
１
３
１
１
１
１
０
０
１
４
０
１
１
０
０
１
１
５
１
０
１
１
０
１
１
６
１
０
１
１
１
１
１
７
１
１
１
０
０
０
０
８
１
１
１
１
１
１
１
９
１
１
１
１
０
１
１
０
１
１
１
１
１
１
０
表3.1七段数码管显示器编码表
表3.1七段数码管显示器编码表
第四章工作过程设计
（1）每当主持人发出开始抢答指令（即按下X11按钮）后，哪组选手最先按下抢答按钮，则数码管１就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮、音响电路１出音响提示信号（设持续３s），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。
（2）违规抢答：
若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管１显示其编号，同时红灯亮、音响电路２发出声响。
（3）抢答限时：
当主持人按下开始抢答按钮后，定时器Ｔ0开始计时（设定时10ｓ，若10ｓ时限到时仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路３发出声响，以示选手放弃该题。
（4）答题限时：
在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮SB10，步进梯形图开始工作，并利用响应的指令，使数码管２、３上显示答题倒计时时间（时间可根据需要调节，此处设定为30ｓ），数码管3显示时间十位，数码管2显示时间个位，选手必须在设定的时间内完成答题，否则，音响电路４发出答题超时报警信号。
工作流程图如下：
图4.1抢答器工作流程图
第五章硬件接线图及ＩＯ端子分配表
本系统的主控制器采用日本三菱公司生产的ＦＸ２Ｎ－６４ＭＲ型PLC。
该型的PLC功能较强大，提供３２个输入点和３２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。
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。
硬件连接图如图5.1所示：
图5.1硬件接线图
表5.1IO端子分配表
元件名
设备名及作用
X0~X7
八路选手抢答按钮SB0~SB7
X10
复位按钮SB8
X11
开始抢答按钮SB9
X12
答题计时开始按钮SB10
Y0
正常抢答绿色指示灯L1
Y1
违规抢答绿色指示灯L2
Y2
无人抢答黄色指示灯L3
Y3
正常抢答（音响电路1）
Y4
违规抢答报警（音响电路2）
Y5
无人抢答报警（音响电路3）
Y6
答题超时报警（音响电路4）
Y10~Y16
七段数码管1（a~g）
Y20~Y26
七段数码管2（a~g）
Y30~Y36
七段数码管3（a~g）
第六章梯形图（见附录一）指令表（见附录二）
第七章结论与心得
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过能力。
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。
参考文献
【1】贺哲荣，石帅军.流行PLC实用程序及设计西安电子科技大学科技大学出版社，2006。
【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。
附录一：
梯形图
附录二：
指令表
0LDX011
1ORM0
2ANIM1
3ANIX010
4OUTM0
5OUTT50K5
8MPS
9ANIT50
10OUTY007
11MPP
12OUTT0K100
15LDX000
16ORX000
17ORX001
18ORX002
19ORX003
20ORX004
21ORX005
22ORX006
23ORX007
24ORM1
25ANIX010
26OUTM1
27LDM0
28ANDM1
29ORY000
30ANIX010
31OUTY000
32OUTT1K5
35ANIT1
36OUTY003
37LDIM0
38ANDM1
39ORY001
40ANIX010
41OUTY001
42OUTT2K5
45ANIT2
46OUTY004
47LDIM1
48ANDT0
49ORY002
50ANIX010
51OUTY002
52OUTT3K5
55ANIT3
56OUTY005
57LDX012
58ANDM1
59ORM2
60ANIX010
61OUTM2
62OUTT4K300
65LDT4
66ANIT5
67ANIX010
68OUTY006
69OUTT5K5
72LDX000
73ANIM1
74ORM10
75ANIX010
76OUTM10
77LDX001
78ANIM1
79ORM11
80ANIX010
81OUTM11
82LDX002
83ANIM1
84ORM12
85ANIX010
86OUTM12
87LDX003
88ANIM1
89ORM13
90ANIX010
91OUTM13
92LDX004
93ANIM1
94ORM14
95ANIX010
96OUTM14
97LDX005
98ANIM1
99ORM15
100ANIX010
101OUTM15
102LDX006
103ANIM1
104ORM16
105ANIX010
106OUTM16
107LDX007
108ANIM1
109ORM17
110ANIX010
111OUTM17
112LDM11
113ORM12
114ORM14
115ORM16
116ORM17
117OUTY010
118LDM10
119ORM11
120ORM12
121ORM13
122ORM16
123ORM17
124OUTY011
125LDM10
126ORM12
127ORM13
128ORM14
129ORM15
130ORM16
131ORM17
132OUTY012
133LDM11
134ORM12
135ORM14
136ORM15
137ORM17
138OUTY013
139LDM11
140ORM15
141ORM17
142OUTY014
143LDM13
144ORM14
145ORM15
146ORM17
147OUTY015
148LDM11
149ORM12
150ORM13
151ORM14
152ORM15
153ORM17
154OUTY016
155LDX010
156SETS0
158STLS0
159OUTM30
160OUTM20
161LDX011
162SETS41
164LDX012
165SETS20
167STLS20
168LDIX010
169OUTT6K10
172OUTM33
173OUTM20
174ANDT6
175SETS21
177STLS21
178LDIX010
179OUTT7K10
182OUTM32
183OUTM29
184ANDT7
185SETS22
187STLS22
188LDIX010
189OUTT8K10
192OUTM32
193OUTM28
194ANDT8
195SETS23
197STLS23
198LDIX010
199OUTT9K10
202OUTM32
203OUTM27
204ANDT9
205SETS24
207STLS24
208LDIX010
209OUTT10K10
212OUTM32
213OUTM26
214ANDT10
215SETS25
217STLS25
218LDIX010
219OUTT11K10
222OUTM32
223OUTM25
224ANDT11
225SETS26
227STLS26
228LDIX010
229OUTT12K10
232OUTM32
233OUTM24
234ANDT12
235SETS27
237STLS27
238LDIX010
239OUTT13K10
242OUTM32
243OUTM23
244ANDT13
245SETS28
247STLS28
248LDIX010
249OUTT14K10
252OUTM32
253OUTM22
254ANDT14
255SETS29
257STLS29
258LDIX010
259OUTT15K10
262OUTM32
263OUTM21
264ANDT15
265SETS30
267STLS30
268LDIX010
269OUTT16K10
272OUTM32
273OUTM20
274ANDT16
275SETS31
277STLS31
278LDIX010
279OUTT17K10
282OUTM31
283OUTM29
284ANDT17
285SETS32
287STLS32
288LDIX010
289OUTT18K10
292OUTM31
293OUTM28
294ANDT18
295SETS33
297STLS33
298LDIX010
299OUTT19K10
302OUTM31
303OUTM27
304ANDT19
305SETS34
307STLS34
308LDIX010
309OUTT20K10
312OUTM31
313OUTM26
314ANDT20
315SETS35
317STLS35
318LDIX010
319OUTT21K10
322OUTM31
323OUTM25
324ANDT21
325SETS36
327STLS36
328LDIX010
329OUTT22K10
332OUTM31
333OUTM24
334ANDT22
335SETS37
337STLS37
338LDIX010
339OUTT23K10
342OUTM31
343OUTM23
344ANDT23
345SETS38
347STLS38
348LDIX010
349OUTT24K10
352OUTM31
353OUTM22
354ANDT24
355SETS39
357STLS39
358LDIX010
359OUTT25K10
362OUTM31
363OUTM21
364ANDT25
365SETS40
367STLS40
368LDIX010
369OUTT26K10
372OUTM31
373OUTM20
374ANDT26
375SETS41
377STLS41
378LDIX010
379OUTT27K10
382OUTM30
383OUTM29
384ANDT27
385ANIM1
386SETS42
388STLS42
389LDIX010
390OUTT28K10
393OUTM30
394OUTM29
395ANDT28
396ANIM1
397SETS43
399STLS43
400LDIX010
401OUTT29K10
404OUTM30
405OUTM28
406ANDT29
407ANIM1
408SETS44
410STLS44
411LDIX010
412OUTT30K10
415OUTM30
416OUTM27
417ANDT30
418ANIM1
419SETS45
421STLS45
422LDIX010
423OUTT31K10
426OUTM30
427OUTM26
428ANDT31
429ANIM1
430SETS46
432STLS46
433LDIX010
434OUTT32K10
437OUTM30
438OUTM25
439ANDT32
440ANIM1
441SETS47
443STLS47
444LDIX010
445OUTT33K10
448OUTM30
449OUTM24
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