三路智力抢答器的PLC控制

物理电子工程学院PLC实验论文学院物理电子工程学院专业电子信息工程年级2010级姓名张建超学号20105042031成绩2013年6月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。

三路智力抢答器的PLC控制学生姓名：张建超指导教师：胡斌摘要随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。

最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。

因此，一种能够体现竞赛的公开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。

本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、梯形图以及输入输出端子的分配方案，比较优秀的实现了三路抢答的功能，主持人操作简单，只需按一下即可达到初始状态继续答题。

从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。

关键词：PLC；竞赛抢答器；控制程序1. 课题分析与利用PLC控制的特点 (5)1.1 课题与程序控制分析 (5)1.2 采用PLC控制的特点 52. PLC控制系统的硬件配置 (5)2.1.PLC机型 (5)2.2控制特点分析………………………………………………………………………错误！未定义书签。

2.3 外部接线图………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3. PLC控制系统应用程序的设计........ 错误！未定义书签。

3.1 程序流程图………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3.2 I⁄O分配表………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3.3 梯形图与程序运行步骤说明………………………………………………………错误！未定义书签。

4. 程序运行过程分析说明.............. 错误！未定义书签。

5. 总结 (12)参考文献.................... . 错误！未定义书签。

1. 课题分析与利用PLC控制的特点1.1 课题与程序控制分析（1）课题分析知识竞赛抢答器，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，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。

与传统抢答器不同，在PLC的控制下可以弥补传统抢答器的很多不足。

课题要求：1. 按下启动按钮（开始抢答后），若10秒后无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（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（1min）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。

（2）程序设计分析根据课题要求，基本可以想到本程序是建立在基本逻辑上，通过继电器来实现程序的自锁与互锁，从而达到抢答以及复位的功能。

当第一个选手按下开关后，继电器通电，自使其他选手自动断电。

而其他的选手再按时则没反应了。

1.2 采用PLC控制的特点PLC作为数字式的电子装置，以微处理器为基础，具有强大的逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算功能。

利用PLC进行抢答器的设计，充分体现了小型PLC简易化、体积小、功能强的特点，可以说是理想的选择。

2. PLC控制系统的硬件配置2.1.PLC机型该课程设计采用西门子公司S7-200型PLC。

2.2控制特点分析智能竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程，其主要的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将根据信号作出相应的响应。

本系统有五个输入信号（五个按钮）。

有四个输出信号（四个指示灯和音响）。

由上可知PLC共有：五个输入，四个输出点。

系统控制结构框图如下所示：2.3 外部接线图分析：“SB4”代表着主持人的按钮对应输出为一个指示灯和一个并联着的音响。

“SB1”~“SB3”代表着三个选手的按钮，他们分别对应输出为一个指示灯和一个并联着的音响。

“SA”为电源开关。

各输出窗口统一采用直流24V电源。

3. PLC控制系统应用程序的设计3.1程序流程图设计程序的大体思路如图所示：当主持人按下开始按钮时，三个参赛选手处于抢答状态，若在一定时间内无人答题，那么系统将自动复原，重出一道新题。

假如一号选手抢上题进行回答，在规定答题时间后，系统复原，重新出题。

3.2 I⁄O分配表3.3 梯形图与程序运行步骤说明主持人宣布开始，即启动I0.0，并且按下“抢答开始”按钮I0.4后，I0.4自锁，T37开始计时，若没人抢答，10秒后点亮启动指示灯Q0.4，系统自动复位。

若有人抢答，则断开T37。

假如一号选手抢答，即启动I0.1，I0.1自锁，指示灯QO.1亮，则二号三号选手均断开。

T38开始计时，1分钟后断开，系统自动复位。

如果选手在一分钟之前回答完问题，主持人需再按下按钮I0.4，重新出题。

4. 程序运行过程分析说明调试步骤1）、外部接线图接线，核对地址，逐点进行，确保正确无误。

2）、检查模拟量输入输出。

检查输入输出模块是否正确，工作是否正常。

必要时，用标准仪器检查输入输出的精度。

3）、检查与测试指示灯。

对控制面板上对应的指示灯进行检查，如有指示灯不亮，一方面查看指示灯是否已坏，另一方面检查逻辑关系是否正确。

指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。

4）、三路智能抢答器梯形图程序写入PLC，然后从初始步开始调试。

用元件监视功能监视四个指示灯的状态变化。

注意顺序功能图中有可能出现的路径，在调试时应从初始步开始，分别经过可能出现的路径，一步一步地检查转换过程是否正确，最后是否能返回初始步。

5）、手动按钮来实施模拟现场，观察运行结果是否与要求相符合。

5．总结经过这半个学期的努力，在老师和同学的帮助下做完了这次PLC的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限，仍没有能够做出出满意的设计。

但是通过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。

在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。

整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。

我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。

在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。

但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。

在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。

而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！参考文献《可编程控制器原理及应运》吴中俊黄永红主编《机床电器及可编程序控制器实验、课程设计指导书》郁汉琪主编。