四路抢答器的PLC控制

摘要
抢答器广泛应用在学习生活及电视节目中。

目前，市面上抢答器的控制核心部件主要有四种类型：数字电路、接触器、单片机和可编程逻辑控制器（PLC）。

PLC具有结构简单、编程容易、改变控制要求只需要相应地改变程序等优点。

目前，很多的抢答器设计仅仅基于抢答的控制，本研究利用基本指令编程设计，不仅实现了抢答的控制，而且还可在各台LED显示器上显示出相应的台号。

关键词:可编程控制器抢答器 PLC
目录
第一章设计选题及目的 (3)
1.1 设计选题 (3)
1.2 系统设计思想............................... 错误!未定义书签。

第二章抢答器的系统设计.......................... 错误!未定义书签。

2.1 硬件选择..................................... 错误!未定义书签。

2.2抢答器控制系统I/O分配地址.................... 错误!未定义书签。

2.3抢答器PLC控制系统外部接线图.................. 错误!未定义书签。

2.4抢答器系统控制流程图.......................... 错误!未定义书签。

2.5控制系统的程序设计............................ 错误!未定义书签。

参考文献.. (5)
致谢 (6)
第一章设计选题及目的
1.1 设计选题
设计选题：四路抢答器的PLC控制电路的设计。

控制要求：1.要求：（1）竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。

（2）设裁判队为裁判台，参赛队为参赛台。

裁判台设有音响和裁判台灯，并设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5;参赛台设有参赛台按钮及参赛台灯，1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1-EL4。

（3）只是竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判员说出“开始”并按下裁判台开始按钮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，则抢答器发出“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内未答完，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：
音响叫（响1S）+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。

音响叫（响1S）+某台灯亮+总台灯亮，某参赛队违规。

音响叫（响1S）+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复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答作好准备。

抢答器示意图如图1所示。

图1 抢答器示意图
1.2系统设计思想
在主持人按下抢答开始按钮后，15s内开始抢答，如有一组选手抢先按下按钮，其他组选手再按下按钮则无效，各选手之间因采用互锁的关系。

选手按下抢答按钮后，在对应LED显示器应显示出该组的编号并且该灯保持常亮，并有数码管开始计时显示。

因为抢答用的是点动按钮，因此分别加上自锁，从而显示编号及时间。

此时，选手可以回答问到回答完问题后，主持人按下复位按钮，然后再进行下一题抢答。

如果主持人还没按下启动钮，选手按下抢答按钮，则违例，灯闪并且显示该组编号，通过增加振荡电路或者利用特殊辅助继电器使灯闪烁。

2抢答器的系统设计
2.1硬件选择
根据控制要求分析，考虑到抢答器要求响应速度较快，从系统设计的整体性、经济性考虑，采用三菱系列的PLC[1]。

PLC可直接用开关量输出与七段LED显示器的连接，但如PLC控制的是多位LED 七段显示器，所需的输出点是很多的[2]。

三菱系列产品具有功能强大、可靠灵活，编程容易等特点，根据对系统装置的分析，选用硬件见表1。

硬件见表1
名称型号数量PLC主机单元FX0N-32MR 1个控制按钮NB2-F11 6个
蜂鸣器HYT-3015C 1个指示灯T22 5个芯片1个
LED显示器型号1台CD4513驱动共阴极LED七段显示器3个。

2.2抢答器控制系统I/O分配地址
抢答器控制系统I/O分配地址，见表2。

2.3抢答器PLC控制系统外部接线图
抢答器PLC控制系统的外部接线图如图2所示。

芯片和显示器还需要另外提供24 V直流电。

2.4抢答器系统控制流程图
根据对抢答器系统的硬件组成和控制原理的分析，根据相对应的程序设计思想，抢答器主要
由三大部分组成：提前抢答、正常抢答、无人抢答，抢答器的控制流程图如图3所示。

2.5控制系统的程序设计
PLC系统控制程序是控制算法思想的具体体现，通过编制PLC的控制程序，完成对抢答器系统的控制。

主要包括按钮的控制、时间的设定、显示台号的控制等，并且选用MELSOFT系列GXDeveloper编写程序[3]。

（1）当主持人按下抢答按钮X0，抢答开始，抢答允许继电器M0自锁，同时抢答时间T0开始计时15s。

根据抢答顺序的优先原则，利用自锁保持及互锁实现相应台号的抢答实现电路，部分程序如图4。

（2）当主持人抢答按钮还没有按下，抢答定时器T0还有开始计时，若某一台提前抢答，则该台对应的指示灯会闪烁，若在抢答时间范围内，则该台对应的指示灯常亮，并且显示相对应的台
号，超过抢答时间，无人抢答则蜂鸣器响，按下复位按钮，各台灯熄灭。

部分程序如图5
控制信号信号名称元件PIC元件作用
启动按钮 SB0 X0 抢答开始
复位按钮 SB1 X1 恢复原状
输入抢答按钮1 SB2 X2 1台抢答
抢答按钮2 SB3 X3 2台抢答
抢答按钮3 SB4 X4 3台抢答
抢答按钮 4 SB5 X5 4台抢答
蜂鸣器
总台指示灯。