可编程控制器原理与应用

题目：智力竞赛抢答装置

学院：机械工程学院

专业：机械制造

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：冯治国老师

2013年12 月 3 日

设计要求：

PLC应用系统设计

要求：

1.提交报告一份（主要组成：功能阐述、流程图、I/O

分配、电气原理图、梯形图）

2.字数＞3000

3.报告相似程度＞80%，按不及格处理

4.交作业时间：12.3

参考实例

1．传送带上产品的分送：图中货车到传送线上分岔口时受到翻门的控制，货车按1:2 的比例子交替进入两个岔道。

题图1

2．多个传送带的起动和停止如图所示。起动按钮按下后，电动机M1启动，X1接通后M2启动，当X2接通后电动机M1停止。以后几个传送带动作类推。

题图2

3．智力竞赛抢答装置：工艺要求：主持人一个开关控制三个抢答桌。主持人说出题目后，谁先按按钮，谁的桌子上的灯即亮。这时主持人按控制按钮 X5后灯才熄灭，否则一直亮着。三个抢答桌的按钮是这样安排的。（1）儿童组桌上有两只按钮X0、X1，无论按下哪一只，桌上的灯Y0都亮。（2）大人组桌上也有两只按钮X2、X3，只有两只按钮都按下桌上的灯Y1才亮。（3）中学生组桌上只有一只按钮X4，一按下桌上的灯Y2即亮。（4）主持人还有一个时间控制开关X6，X6接通前抢答灯亮但电铃Y3不响，X6接通10S后再抢答，也灯亮铃不响，即提前抢答或超时抢答均无效。

4．如图所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台，由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。

题图5

选题

3.智力竞赛抢答装置：工艺要求：主持人一个开关控制三个抢答桌。主持人说出题目后，谁先按按钮，谁的桌子上的灯即亮。这时主持人按控制按钮 X5后灯才熄灭，否则一直亮着。三个抢答桌的按钮是这样安排的。（1）儿童组桌上有两只按钮X0、X1，无论按下哪一只，桌上的灯Y0都亮。（2）大人组桌上也有两只按钮X2、X3，只有两只按钮都按下桌上的灯Y1才亮。（3）中学生组桌上只有一只按钮X4，一按下桌上的灯Y2即亮。（4）主持人还有一个时间控制开关X6，X6接通前抢答灯亮但电铃Y3不响，X6接通10S后再抢答，也灯亮铃不响，即提前抢答或超时抢答均无效。

题目

智力竞赛抢答装置

前言

抢答器在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中应用非常广泛，其特点是能准确、公正、直观地判断出第一抢答者并通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段直观地显示出来。

一、功能阐述

主持人说出题目后，谁先按按钮，谁的桌子上的灯即亮。这时主持人按控制按钮 X5后灯才熄灭，否则一直亮着。三个抢答桌的按钮是这样安排的。（1）儿童组桌上有两只按钮X0、X1，无论按下哪一只，桌上的灯Y0都亮。（2）大人组桌上也有两只按钮X2、X3，只有两只按钮都按下桌上的灯Y1才亮。（3）中学生组桌上只有一只按钮X4，一按下桌上的灯Y2即亮。（4）主持人还有一个时间控制开关X6，X6接通前抢答灯亮但电铃Y3不响，X6接通10S后再抢答，也灯亮铃不响，即提前抢答或超时抢答均无效。

功能分析：

（1）：有三组抢答桌，第一儿童组有两只按钮X0、X1，其中任一按钮均可控制其显示灯Y0；第二大人组有两只按钮X2、X3，只有两按钮都按下时才可控制其显示灯Y1；第三中学组只有一只按钮X4，按下时即可控制显示灯Y2；

（2）：三组抢答桌同时只能有一组有效，也就是三组的显示灯不能同时显示；

（3）：主持人拥有一总控制按钮X5，按下后显示灯熄灭；

（4）：主持人还拥有另一总控制按钮X6，按下后10s内电铃可以接通，当有人抢答时就接通；

（5）：只有显示灯亮同时电铃向后抢答才有效；

设计思路：

在该控制中设计四条支路，其中三组队员各占一条支路，时间控制器为一条支路，响铃占一条支路；由于按钮为自动恢复按钮，故各抢答按钮应该具有自锁功能，由常开触点实现；在系统中只能有一组抢答能被显示，故三组抢答支路应具有自锁功能，由常闭触点实现；抢答有时间规定，不能提前抢答也不能在规定的时间后抢答，该功能用时间继电器实现，在规定时间到达之后其连接响铃的延时断开的动断触点断开；由于每个小组的显示灯是独立的但响铃只有一个，因此每个小组抢答时，除了其显示灯亮外还应要能控制响铃的响应，因此在连接响铃的支路上还应有每个小组的动合触点并联。

二、工作流程图

图1 抢答器工作流程图

在抢答是只有当电铃响时抢答才算正常，如果只有显示灯亮响铃没有响时，抢答失败，这时需要主持人按下按钮X5系统复位显示灯熄灭后才能从新开始抢答，当主持人没有没有按下开始按钮X6时所有抢答无效，因为此时还未开始抢答，各小组应该等待。

三、继电器—接触器控制回路

1：控制回路图如图2所示

图2 抢答器控制回路图

2:控制回路功能分析

如图2所示：按钮X0、X1、X2、X3、X4、X6为常开按钮，按钮X5为常闭按钮。当电路处于初始状态时，接触器KM1、KM2、KM3、KM4以及时间继电器KT 线圈都失电，按钮X0、X1、X2、X3、X4、X6均断开、按钮X5接通;其中X0和X1为儿童组抢答按钮，X0和X1并联，只要其中一个按钮接通，该支路就会接通；X2和X3为大人组抢答器按钮，由于大人组抢答是需要同时按下两个按钮，因此X2和X3串联在电路中，只有两按钮同时按下是该支路才会被接通；X4为中学组抢答器按钮，中学组只有一个按钮，当X4按下支该支路就会接通；X5为主持人控制显示灯按钮，为总电路控制按钮，该按钮为常闭按钮，按下时系统各支路断电，显示灯全部熄灭，系统复位；X6为响铃控制按钮，由主持人控制，当主持人题目宣读完毕后按下该按钮开始抢答，该支路连接了时间继电器，当X6按下后，时间继电器开始计时，从而控制时间继电器，如果抢答时间不在该时间范围内时，抢答时响铃不会响，抢答无效。当某小组抢答按钮最前按下时，该小组所在支路接通，其接触器线圈通电，在回路中其常开触点闭合，实现该支路自锁功能，抢答显示灯亮；其常闭触点断开，实现控制其他两组无法抢答互锁功能；另外还要控制响铃的响应，在计时继电器工作时，会记录相应的时间，在要求的时间（10s）内，连接响铃的支路时间继电器的延时断开的动断触点断开，当接触器KM1、KM2、KM3中的一个线圈通电时，该支路都会被接通，响铃响应，说明抢答成功。、