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8人抢答器plc控制系统本科学位论文

电气工程系

课程设计说明书

设计题目：

八人抢答器PLC控制系统设计

系别：

电气工程及其自动化

年级专业：

13应用电子3班

学号：

131203031161

学生姓名：

付康

指导教师：

郭忠南

电气工程系《课程设计》任务书

课程名称：

电气控制与PLC课程设计

基层教学单位：

电气工程及自动化系指导教师：

郭忠南等

学号

·131********1

学生姓名

付康

（专业）班级

13应电班

设计题目

8人抢答器PLC控制系统设计

设

计

技

术

参

数

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。

其他要求查阅相关文献。

设

计

要

求

1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。

2）根据控制要求，编制PLC控制程序

3）按要求编写设计说明书并绘制A1幅面图纸一张。

参

考

资

料

1、《PLC电气控制技术》漆汉宏主编机械工业出版社2008

2、图书馆各类期刊文献相关数据库

3、相关电气设计手册

4、胡育林.用PLC程序设计的八路抢答器[J].大众科技,2008,1:

53-54.

5、夏江涛，八路抢答器的PLC程序设计[J].安阳工学院学报,2007,1:

33-34.

周次

第一周

第二周

应

完

成

内

容

完成全部方案设计：

周一、二：

查、阅相关参考资料

周二至周五：

方案设计

周六、日：

设计方案完善

周一、二：

完成设计说明书

周三、四：

绘制A1设计图纸

周五：

答辩考核

基层教学单位主任签字

摘要

可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术，是实现工业生产、科学研究以及其他各个领域自动化技术的重要手段之一，应用十分广泛，是现代工业控制的三大支柱之一。

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日月益。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

PLC控制系统设计8人抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。

通过设计一个八人抢答器，利用七段显示数码管显示选手编号、倒计时使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。

关键词：

PLC；八人抢答器；七段显示数码管

引言

在学校里经常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。

这些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。

近年来随着科技的飞速发展单片机、

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。

可编程控制器是以微机技术为基础发展起来的新一代控制装置是实现自动化控制的理想工具之一它有着传统继电接触控制无法比拟的优点因而在控制领域中得到了广泛应用若采用可编程控制器制作抢答器则比用逻辑电路和继电器制作的抢答器具有更多的优点其结构简单抗干扰能力强运行稳定可靠定时准确可方便地设置定时时间编程容易功能扩展方便修改灵活。

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的性能优势必会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。

目录

摘要1

目录2

引言3

第一章抢答器PLC电气控制系统设计任务书4

1．抢答器工艺的技术要求

2．抢答器电气控制系统设计要求

第二章抢答器PLC电气控制系统总体设计过程4

2.1系统设计要求及工作原理4

2.2系统结构图5

第三章硬件接线图

3.1输入输出端子分配表6

3.2软件设计表7

第四章软件编程设计10

4.1程序分析与程序的编程10

第五章结论20

参考文献21

抢答器PLC控制系统设计

一、抢答器PLC电气控制系统设计任务书

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。

2．抢答器电气控制系统设计要求

.设计要求

1抢答器同时为8组选手分别提供按钮按钮分别为

PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7

2设置一个复位按钮PB10实现系统电路的复位由主持人控制

3当主持人打开启动开关SW1后在设定时间T0内如果某组抢先按下抢答按钮则驱动音效电路发出声响指示灯L1亮并且在8段数码管显示器如图1所示上显示出抢答成功的组号此时电路实现互锁其它组再按下抢答按钮为无效4如果在时间T0内无人应答则驱动音效电路

发出声响指示灯L2亮表示抢答者均放弃该题5在抢答成功后主持人打开限时开关SW2启动定时器在设定的时间T1内回答有效当到达设定时间T1时驱动音效电路指示灯L3亮表示答题时间到。

二、抢答器PLC电气控制系统总体设计过程

（二）系统设计要求及工作原理

1.设计要求

（1）抢答器同时为8组选手分别提供按钮，按钮分别为

PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7；

（2）设置一个复位按钮PB10，实现系统电路的复位，由

主持人控制；

（3）当主持人打开启动开关SW1后，在设定时间T0内，

如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路①发出声响，

指示灯L1亮，并且在8段数码管显示器（如图1所示）上显

示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其它组再按下抢

答按钮为无效；

（4）如果在时间T0内，无人应答，则驱动音效电路②

发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题；

（5）在抢答成功后，主持人打开限时开关SW2，启动定

时器，在设定的时间T1内回答有效，当到达设定时间T1时，

驱动音效电路③，指示灯L3亮，表示答题时间到。

3.主控制器

本系统的主控制器采用日本三菱公司生产的FX2N-32MR

型PLC。

该型PLC功能较强大，提供16个输入点和16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GX-Developer7.08中文版。

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。

4.输入输出端子分配方案

三菱FX2N-32MR型PLC采用整体式结构，其控制单元提

供16个输入点，16个输出点。

本系统需要11个输入点、13

个输出点，具体分配如表1所示。

2.工作过程分析

（1）开始抢答前，主持人首先通过复位按钮PB10（X010）

实现电路复位，在提问之后，打开选择开关SW1（X011）启动定

时器T0（本程序预设为10s），通过修改下图所示的K值可以

预设不同时间。

启动音效电路①（Y010）和指示灯L1（Y011），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。

3

（4）如果在限时内无人抢答，则启动音效电路2（Y012）和指示灯L2（Y013），外部数据无显示。

图7

（5）抢答器成功后，主持人打开限时开关Sw2（x012）,启动定时器（TI）（本程序设为60s）修改k值可以设定不同时间，当T1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。

图8

结论

本次课程设计主要是对抢答器的主体功能和附加功能通过PLC控制系统设计八人抢答器。

虽然设计的为八人抢答器，也可以应用于少于八路的抢答场合，也可以根据实际需要修改程序、所用PLC型号和外围硬件电路扩展分支，成为多路抢答器，扩大应用范围。

本系统可以通过修改程序方便地调整时间在线监视系统的工作状态。

显示部分采用控主器信号驱动外部数码显示器件，也可以连接编译码器件来实现，并且可以采用适当的输出信号驱动其他类型的显示器件。

如果对外部电路稍加修改，或者在系统程序中加入分之，可以把八路抢答器改为更多的抢答器。

如果去除系统中的互锁和限时功能，可以把抢答器改为呼叫器能够用在医院病号、酒店、工厂生产车间等多种地方。

这次课程设计，我参照设计任务书和所查资料实现了抢答、报警、指示灯、倒计时的目的，完成了任务和要求，即利用了PLC来设计抢答器。

抢答器包括抢答、灯光指示、报警、答题倒计时控制于一身，体现出了用PLC控制系统的可靠性和应用广泛性。

在课程设计过程中，我从收集资料、构思设计方案、设计流程图、编写调试程序、仿真验证设计结果，硬件选择、设计硬件电路，顺利完成了设计任务。

实践出真知，我在设计过程中，遇到许多问题：

软件安装出错、模块功能无法实现、程序测试有问题等等，对于其中一些问题，除了自己思考外，还请教了老师和同学，收获了很多新奇的思路方法，并通过从课本和网络上查到的资料获得了解决问题的方法，并成功解决问题，此过程进一步提高了我的独立思考能力、设计能力、动手能力和解决问题的能力。

【参考文献】

注：

【1】中国生、电气控制与可编程控制器技术。

【2】王兆义、小型可编程控制器实用技术。

【3】戴一平、可编程序控制器技术。