PLC控制应用实训报告题目：智力竟赛抢答器专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： *********** 指导教师： xxxxx 学期： 2012-2013学年第二学期日期：现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，他是以微处理器为基础的新型工业控制装置，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。
可编程序控制器（PLC）具有编程方法简单易学、功能强、硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强、无触点配线、可靠性高、抗干扰能力强、体积小等特点，因此其应用非常广泛，它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。
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，同时带动传统控制检测日新月益更新。
抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。
在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。
同时，还可以设置记分、犯规及奖惩记录等多种功能。
利用PLC来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题；而且其控制方便、灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可以改变竞赛抢答器的抢答的方案。
关键词：PLC；自动化；抢答器摘要 (1)目录 (2)引言 (3)1 概述 (3)1.1 智力竞赛抢答器的简要介绍 (3)1.2 抢答器的控制要求 (3)1.3 抢答器的控制特点分析 (4)2 硬件电路设计 (5)2.1 PLC机型的选择步骤与原则 (5)2.2 LED显示器的设计 (6)2.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (6)2.4 IO分配表 (7)2.5 外部硬件接线图 (7)3 程序设计 (9)3.1 梯形图设计 (9)3.2 程序语句表 (14)3.3 程序运行过程分析说明 (18)5总结 (19)谢词 (20)参考文献 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。
引言现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，他是以微处理器为基础的新型工业控制装置，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。
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，同时带动传统控制检测日新月益更新。
1 概述1.1 智力竞赛抢答器的简要介绍抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。
在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。
同时，还可以设置记分、犯规及奖惩记录等多种功能。
如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。
利用PLC来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题；而且其控制方便、灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可以改变竞赛抢答器的抢答的方案。
1.2 抢答器的控制要求（1）竞赛抢答器能使4个队同时参加竞赛抢答。
（2）设主持人为裁判台，参赛队为参赛台。
裁判台设有音响和裁判灯，并设有开始\复位按钮SB0和加分SB5；参赛台设有按钮和灯。
1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及灯EL1-EL4。
（3）智能抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下开始\复位按钮SB0后15s内抢答，并由数码管显示时间。
如提前抢答，抢答器将发出“违规”信号。
15s时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题作废。
在有队抢答的情况下，抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时显示，并由数码管显示出抢到题的参赛队号。
抢到题的队必须在30s 内答完题，如30s内还没答完，则作超时处理。
赛场还设有时间数码显示器和显示抢到答题队号的数码显示器。
（4）灯光与音响信号的意义如下：音响叫+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。
音响叫+某台灯亮+裁判台灯亮，某参赛队违规。
音响叫+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。
（5）在某个题目结束后，裁判员按下裁判台上的开始\复位按钮SB0，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答做好准备。
表1-1各硬件与座位的对应关系图1-1 结构流程图1.3 抢答器的控制特点分析智力抢答器通过PLC进行控制，按要求进行编程；其主要输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心PLC，PLC将根据信号做出相应的图1-2 系统控制结构框图2硬件电路设计2.1 PLC机型的选择步骤与原则随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。
不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。
因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。
PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。
选择时主要考虑以下几点：⑴合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。
⑵安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。
集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程I/O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。
⑶相应的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。
对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A/D和D/A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。
对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。
但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
⑷响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。
如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I/O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。
⑸ 系统可靠性的要求对于一般系统PLC 的可靠性均能满足。
对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。
⑹ 机型尽量统一一个企业，应尽量做到PLC 的机型统一。
主要考虑到以下三方面问题： ①机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。
②机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。
③机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。
综上所述，基于以上思想，选用三菱FX2N-48MR 的PLC 作为控制主机。
2.2 LED 显示器的设计由控制要求可知，七段数码管是由七段发光二极管（LED ）组合起来显示数字0—9的，如图2-1所示，要显示数字0—9中的不同数字，就必须根据需要点亮七段数码管中不同段的LED 发光。
g f b aa DPg f e d c b a DPg f e d c b (a)(c)(b)图2-1 常见LED 数码管的外形及内部结构2.3 PLC 与七段数码管直接连接阻值计算根据LED 数码管每笔画工作电流I 在5～10 mA 之间，若电流过大会损坏数码管，因此必须加限流电阻，其电阻可按下式计算R=（V0-V1）/I其中V0为加在LED 两端上的电压，V1为LED 数码管每笔划压降（约为2V ）。
本次设计PLC 电源采用的是直流24V ，PLC 的输出电压为5V ，通过数码管的电流I=3mA 计算可得R=1K Ω。
本次设计共用到了三个数码管，所以须要21个1K Ω的R ，以及10个EL灯和一个音响。
2.4 IO分配表表2-1 智能抢答器输入输出口分配表为了硬件电路接线方便和程序清晰易读，用SB0作为开始\复位按钮，4个参赛队分别用与之对应号SB1、SB2、SB3、SB4设置按钮。
SB5为加分按钮。
输出与输入对应，用Y22输出信号驱动比赛开始信号（绿）灯EL0，用Y14、Y15、Y16、Y17输出信号驱动对应的信号灯EL1、EL2、EL3、EL4。
Y21输出信号驱动音响。
Y10-Y13输出信号驱动数码管1显示各个参赛队的队号。
Y0-Y3输出信号驱动数码管2，显示抢答时间的个位，Y4-Y7输出信号驱动数码管3，显示抢答时间的十位。
2.5 外部硬件接线图PLC与数码管采用串电阻通过译码器间接接连接方式。
其外部硬件接线图如图3-13所示。
图2-2 外部硬件接线图3 程序设计3.1 梯形图设计3.2 程序语句表3.3 程序运行过程分析说明⑴当裁判台按下SB0时，就将信号传入PLC中，同时4个参赛队处于抢答状态。
然后根据哪个队最先抢到题目，然后在规定的答题时间内作答，或者答题超时。
（由规定显示电路和音响作出反应。
）例如，1号参赛队抢到题目，同时抢答继电器M21 通电并自锁，抢答继电器M21与其它参赛台按钮输入触点相串联的常闭触点断开，使得在有抢答按钮按下的情况下，其它按钮均无效。
抢答继电器M21闭合，答题限时继电器M25 闭合并，使得答题限时计时器T 3开始计时。