PLC控制的抢答器设计毕业论文设计完整版

学号：2012203264

咸阳职业技术学院

毕业论文(设计）

基于PLC控制的抢答器设计

姓名陈杰

学科专业机电一体化

研究方向PLC技术技术

指导教师李锁牢

完成时间2014年10月

目录

一、摘要（含关键词） (3)

二、前言 (4)

三、主要内容

第一章整体方案的选择 (5)

1.1整体功能介绍 (5)

1.2控制要求 (5)

1。3用单片机和PLC分别做系统的比较 (5)

1.4控制特点分析 (7)

1.5 PLC机型的选择步骤与原则 (7)

1。6抢答器流程图 (8)

1。7程序中所使用的FX系列PLC的编程元件介绍 (10)

第二章软件设计 (12)

2。1I/O分配 (12)

2。2程序运行过程分析 (13)

致谢 (15)

参考文献 (16)

［摘要]本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展,单片机、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。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行四路抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点，确定PLC 的输入输出分配，并进行现场调试。

关键词: PLC 知识竞赛抢答器 PLC程序设计

前言

可编程控制器(PLC)是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便,易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器（Programmable Logic Controller）即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域.他以微处理为核心,用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，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。美国电气制造商协会经过4年调查,与1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC.后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer）,为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。

抢答器是作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛等场合，但目前所使用的抢答器有的电路比较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难.随着电子技术的发展,应用系统向小型化，快速化，大容量，重量轻的方向发展。而PLC具有通用性强，使用方便，适应面广，可靠性高，抗干扰能力强,编程简单等特点,且以微处理器为基础,综合了计算机技术，自动控制技术和网络通信技术等现代科技技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。

由于PLC具有的优点及特点，使我们编程灵活,系统安装和维修简单，却在抢答器的制作时能够更加方便和精确，是竞赛真正达到公平，公正，公开。同时，随着时代的不断发展进步，抢答器不断的在知识性，娱乐性和趣味性的比赛中出现，丰富了人们的生活文化和娱乐活动.

本次设计我选用了最具特色和极有代表性的三菱FX2N系列PLC对八路抢答器进行编程设计和失误控制。在设计中试用AUTOCAD软件完成整体框架和各部分

硬件设计；然后使用GX Developer软件进行各部分程序编程,理清楚设计思路,利用GX Simulator仿真软件对八路抢答器进行各部分模块仿真.

第一章整体方案的选择

1。1整体功能介绍

知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加;技术含量大大提升;更加方便可靠。目前, 形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位，它为各种竞赛增添了刺激性、娱乐性, 在一定程度上丰富了人们的业余生活。用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便,灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。

1.2 竞赛抢答器的控制要求

（1）知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。

（2）设裁判队为裁判台，参赛对为参赛台.裁判台设有音响和裁判灯，并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5;参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛台灯。1—4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1—EL4。

（3）知识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说出“开始”并按下裁判台的开始按钮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，并由数码管显示出抢到题的参考队号,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。

(4)灯光与音响信号的意义如下:

［1］音响叫（响1S）+某台灯亮,由某参赛队正常抢答.

［2] 音响叫（响1S）+某台灯亮+总台灯亮，某参赛队违规.

［3］音响叫（响1S）+裁判台灯亮,无人抢答或答题超时。

(5）在某个题结束后,裁判员按下台上的复位按钮SB5,抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答作好准备。

1.3用单片机和PLC分别做系统的比较

所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统,并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制,目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。

单片机的可扩展性：由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的，所以要增加一个功能就要重新设计线路，而且对应的程序都要重新设计。这样对于增加功能的开发成本和周期都会增加。

可编程控制器(PLC）: 所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器,根据要求选用不同的模块,在此基础上设计程序以达到所设计的功能.这种形式目前在工业现场应用最为广泛。

PLC的可靠性：进口PLC采用的CPU都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的,经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高,即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工作。

PLC的可扩展性:要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而PLC的编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。

PLC的可维护性：PLC本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障,根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修,如果故障由于程序设计不合理引起,由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。

操作：PLC的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系统发生故障，画面自动切换到故障提示画面,提示故障原因和排除方法.甚至可以显示故障在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。