基于PLC控制的四路抢答器设计

明达职业技术学院

毕业设计(论文)

－学年度

机电工程系电气自动化技术专业

班级 09电气( 1 ) 学号 ********

课题名称基于PLC控制的四路抢答器设计

学生姓名程超

指导教师茅红霞

2011年12月18日

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

第一章可编程控制器PLC的概况 (1)

1.1 PLC的定义 (1)

1.2 PLC的特点 (1)

1.3 PLC的硬件和软件 (1)

第二章控制系统的任务要求及设计思路 (3)

2.1整体功能介绍 (3)

2.2任务要求 (3)

2.3控制 (3)

第三章四路抢答器控制系统的硬件选择及控制 (4)

3.1可编程控制器PLC的选型 (4)

3.2触摸屏 (5)

3.3外部接线图 (6)

3.4I/O分配表 (6)

3.5触摸屏显示 (7)

3.7梯形图设计 (8)

总结 (11)

参考文献 (11)

致谢 (12)

基于PLC控制的四路抢答器设计

程超

【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、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，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，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。

【关键词】：PLC 四路抢答器信号灯

第一章可编程控制器PLC的概况

1.1 PLC的定义

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

1.2 PLC的特点

可编程控制器之所以能够高速发展，除了顺应工业自动化的客观需要外，还由于其具有很多适合工业控制的独特优点，能较好地解决工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，其主要特点如下：

1．可靠性高，抗干扰能力强

2．编程简单，操作简单

3．系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便

4．体积小,能耗低

1.3 PLC的硬件和软件(黑体,不加粗,四号)

1.3.1 PLC的硬件构成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、

显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

CPU的构成：CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

I/O模块：PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

开关量是指只有开和关（1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。

模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

电源模块：PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。

1.3.2 PLC的软件构成

（1）系统软件

系统软件包含三个部分：①系统管理程序；②用户指令解释程序；③标准程序模块及其调用程序。

（2）用户程序

用户程序即是应用程序，使PLC的使用者针对具体控制要求编制的程序。根据不同的控制要求编制不同的程序，这相当于改变PLC的用途，相当于继电器控制设备的硬接线线路，也正是所谓“可编程”一词的基本含义。

第二章控制系统的任务要求及设计思路

2.1 抢答器功能介绍

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，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。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。

2.2 任务要求

①设计一四路抢答器，采取PLC控制的方式。

②要求有定时装置，时间到自动发出信号。

③若有人抢答则报警。

2.3 控制要求

⑴四路抢答器即能使4位参赛队员同时参加抢答。

⑵设主持人为裁判台，参赛队员为参赛台。主持人有裁判灯，并且设有裁判台开始按钮SB1和复位按钮SB2；参赛台设有参赛队员抢答按钮以及参赛台灯。1-4号参赛台分别对应按钮SB3-SB6及参赛台信号灯EL1-EL4。

⑶知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队员抢答必须在主持人说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB1后15S内抢答。（若有选手在主持人未按下开始按钮就开始抢答则报警）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，抢到题的队必须在30S内答完题，如30S 内未答完，则作超时违规处理，扬声器发出超时信号，答题结束。

⑷信号灯、扬声器信号的意义如下：

①主持人开始灯亮，过15秒，扬声器响，无人抢答。

②主持人开始灯亮，由某参赛队正常抢答，答题时间开始，队员答出，主持人按复位开关，准备下一轮。

③主持人开始灯亮，某台灯亮，由某参赛队正常抢答，抢答时间过，没答出，扬声器响，答题结束，主持人按复位开关，准备下一轮。