毕业设计（论文）题目：多路抢答器PLC控制设计系部：信息技术系专业：电气自动化学号： 090513142学生姓名：指导教师姓名：田祖德指导教师职称：二○ 12 年 4 月 3日摘要近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。

本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制智力抢答器进行控制。

首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。

使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的三路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、计时及计分输出显示功能等。

关键词：智力控制;三路抢答器;PLC;计分目录1 前言 (1)2 系统设计内容及要求 (2)2．1 概述 (2)图1 三路智力抢答器组成框图 (2)2．2 设计要求 (3)2．3 设计任务 (4)3 抢答器硬件系统设计 (5)3.1 控制系统选取 (5)3.2 控制系统的硬件组成 (5)3.3 硬件I/O地址分配 (7)3.4 硬件系统接线图 (9)3.5 硬件接线分析 (10)4 抢答器软件系统设计 (11)4.1 整体设计 (11)4.2 PLC控制程序 (12)4.2.1 主持人开始复位初始化 (12)4.2.2 三组抢答者抢答程序 (13)4.2.3 计时时间程序 (15)4.2.4 加减分初始化 (16)4.2.5 加减分显示程序 (17)4.2.6 抢答器总程序 (19)4.3 指令表 (25)5 安装与调试 (27)6 结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1 前言目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。

对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。

但是随着功能的增多，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其功能的升级换代。

对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。

而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。

传统的普通抢答器主要存在一下缺点：⑴在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。

⑵当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。

对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定，各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。

普通抢答器存在不公平性。

⑶当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。

因而出现了“漏洞”。

可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。

现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC型号，然后进行资源配置，设计控制系统。

最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。

由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。

2 系统设计内容及要求2．1 概述该抢答器可作为智力竞赛的评判装置。

根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据答题情况用灯光、声音显示其回答正确或错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数加分或减分。

三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，最先按下按钮有效，在此以后按下的按钮无效，伴有灯光、声音指示，并开始计时（答题时间），计时时间到（答题给定的时间），声音提示停止答题。

如果抢答者答题正确或错误，主持人或操作员按下加分键或减分键，将对显示分数值加分或减分。

该控制器组成框图如图1所示。

开始复位停止加/减+-HASB0SA HL1HL2SB1SB2SB3123主持人PLC控制器图1 三路智力抢答器组成框图2．2 设计要求1．按下启动按钮（开始抢答）后，若10s 内无人抢答，则抢答器自动撤消抢答信号（有声音提示），说明该题无人抢答，自动作废。

2．按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮的信号有效，其余信号（后按下的）无效，有效信号用灯光和声音指示。

3．若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约1min ）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。

4．三路抢答器应有灯显示和分数值显示，对答题正确或错误者，在操作人员的控制下，可对其加10分或减10分。

加分可达最大分值是99分，减分可达最少分值是00分。

工作流程如图2所示。

加减分分答题显示正确或错误判断第一抢答者有抢答开始出题重新出题NY图2 三路抢答器工作流程示意图2．3 设计任务1．根据题意，设计该PLC控制系统。

2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。

3．选择电器元件，编制元件目录。

找钱、汽水及咖啡指示灯为6.3V指示灯。

4．绘制梯形图。

5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。

6．编写设计说明书及设计小结。

3 抢答器硬件系统设计3.1 控制系统选取抢答器对时间间隔的要求很高，而且多在会议、答辩赛等一些正规的需要进行抢答的场合中使用，所以对设备的精准性和可靠性要求很高。

为此，我们对将采用的控制系统进行了全面的分析对比。

可编程控制器（PLC）是由工业微型计算机、输入, 输出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：1、可靠性高2、体积小3、通用性好4、使用方便硬件系统分别选择4个额定电压为24V的电铃，8个额定电压为24V灯泡。

6个七段数码显示管（七段数码显示管用7位的信号驱动。

在实际应用中可以用三菱PLC指令SEGD.只需要用一个数据寄存器D）。

I/O接口分别为7个输入继电器X,35个输出继电器Y.和20%的裕量，所以选择三菱PLC的FX2N-80MR系列。

FX2N-80MR系列的PLC在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。

三菱FX2N-80MR具有40个输入辅助继电器X和40个输出辅继电器。

PLC的工作方式为周期扫描。

一个扫描周期大约为0.08us.可见其PLC的可靠性。

同时在使用方面用软件GX—developer.输入程序变换看是否有错误。

如果有错误继续修改。

没有通过计算机写入PLC 运行调试。

使用很方便。

3.2 控制系统的硬件组成在抢答器的工作过程中，主控单元的主要控制对象首先是输入信号，控制系统就是判别这个事件有没有发生，不同的情况给出不同的结果，让大家都很快明白。

其硬件组成结构图如图3所示:数字量输出声音输出信号FX2N-80MR数字量输入 主持人输入信号抢答输入信号组别显示输出信号10秒和60秒输出信号指示灯输出信号图3 硬件系统3.3 硬件I/O地址分配根据任务要求及所选FX3U-80MR(考虑20%接口裕量)和其他硬件（电铃，灯，七段数码显示管）PLC的I/O地址分配如图4（见下页）表1 三路智力抢答器输入输出口分配表输入信号输出信号输入设备/符号PLC输入点输出设备/符号PLC输出点主持人复位/停止开关SB0 X0 PLC控制器电源接通指示HL1 Y0主持人按抢答开始按钮SB1 X1抢答信号灯、控制声音（HA）Y1 主持人加分按钮(SB2) X21号灯光和声音Y2主持人减分按钮(SB3) X32号灯光和声音Y3第1号抢答按钮(SB4) X43号灯光和声音Y4第2号抢答按钮(SB5) X5抢答时间到指示灯HL2答题时间已到HL3 Y5 Y6第3号抢答按钮(SB6) X61号分数值显示Y10-Y16、Y40-Y462号分数值显示Y20-Y26、Y40-Y463号分数值显示Y30-Y36、Y40-Y463.4 硬件系统接线图根据题目要求和I/O地址分配，结合FX3U-80MR的PLC外部系统接线图如图4所示。

图4 外部接线图3.5 硬件接线分析为了硬件电路接线方便，SB1抢答的开始按钮，对应输入点为X1输出点为Y0。

SB1、SB2、SB3分别对应三个参赛对号，输入点分别X4、X5、X6，输出点分别为Y2、Y3、Y4。

SB0为抢答的复位按钮，对应输入点为X0。

数码管1显示输出点为Y10-Y16。

数码管2显示输出点为Y20-Y26。

数码管3显示输出点为Y30-Y36。

PLC 与数码管采用串电阻直接连接方式。

4 抢答器软件系统设计4.1 整体设计根据PLC智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。

通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。

该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。

在抢答时只需按动按钮即可数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。

安全、可靠、省时、省力、价格便宜。

控制软件应用GX-developer编程软件，采用梯形图语言编写,工作系统自动控制流程框图如图5所示。

根据系统控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。

自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行程序，当中充分应用各个过程的互锁来保证系统的安全。

4.2 PLC控制程序为了编程结构的简单、明了在主程序中引用了中间继电器，X4—X6分别为三组选手的抢答信号，同时我们用中间继电器M1,M2,M3,M10,M51,M52进行自锁和互锁功能，以保证每个选手公平抢答。

主持人控制台有X1按钮用以抢答开始，X1按钮为复位按钮。

4.2.1 主持人开始复位初始化在主持人按抢答开始按钮X1时,复位D0和M52.同时有抢答开始声音信号Y1，在PLC开始运行时复位D1—D4。

如图5所示。

图5 初始化复位4.2.2 三组抢答者抢答程序在抢答者按下抢答的同时即X4(或X5,X6)为ON时产生一个互锁信号M10(锁定其他选手抢答)。

同时Y2(或Y3,Y4)有1秒钟ON信号，为了以后程序选择置位M1(或M2,M3)程序如图6所示。

图6 抢答器程序续1 抢答程序4.2.3 计时时间程序根据任务要求当10秒内无人抢答则取消答题信号（用T4实现）。