8人抢答器PLC控制系统设计

8 人抢答器PLC 控制系统设计电气工程学院课程设计说明书设计题目：8人抢答器PLC控制系统设计系别：电气工程及自动化系年级专业:学号：学生姓名：指导教师：郭忠南等燕山大学课程设计说明书电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：郭忠南等学号学生姓名（专业）班级设计题目8人抢答器PLC控制系统设计1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮SO〜S7设表示。

计2）设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。

技3）抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并术在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优参先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

数其他要求查阅相关文献。

1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置设电路。

计2）根据控制要求，编制PLC控制程序要3）按要求编写设计说明书并绘制A1 幅面图纸一张。

求参1、《PLC电气控制技术》漆汉宏主编机械工业出版社2008考2、图书馆各类期刊文献相关数据库资3、相关电气设计手册料周次第一周第二周应完成全部方案设计: 完周一、二: 完成设计说明书周一、二: 查、阅相关参考资料成周三、四：绘制A1设计图纸周二至周五：方案设计内周五：答辩考核周六、日: 设计方案完善容指导教基层教学单师签字位主任签字说明：1 、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科燕山大学课程设计说明书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竞赛抢答器七段译码器燕山大学课程设计说明书目录第一章绪论.......................................... 1第二章概3 2.1 PLC 的简单介绍................................. 3 2.2 PLC八人抢答器................................. 3第三章抢答器的功能与工作流程....................... 5第四章抢答器的硬件设计与连接....................... 7 4.1 PLC控希9 器....................................... 7 4.2七段显示数码管................................. 7 4.3系统其他硬件................................... 7 4.4 I/O 口分配与硬件连接电路....................... 8第五章软件的设计.................................... 10 5.1抢答开始部分程序................................ 10 5.2选手按钮部分程序................................. 10 5.3选手抢答成功后音响及计时程序.................... 11 5.4数码管显示选手编号部分程序..................... 12第六章总结......................................... 13参考文献........................................... 14致谢................................................. 15附录（一）完整梯形图.............................. 16附录（二）指令表. (18)燕山大学课程设计说明书第一章绪论随着我国经济和文化事业的发展，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。

抢答器一般是由很多电路组成的，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，实现起来就更为困难。

因此我们设计了以PLC为核心的新型智能的抢答器, 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。

随着市场对功能需求的增加，以单片机、CPLD、PLC 等为核心的抢答器开始投入研究和进入市场。

通过比较几种抢答器，发现由于单片机、CPLD器件工作电压为5V,信号经过长距离的传输衰减比较严重，导致不能准确判断选手号码的缺点。

本设计以PLC为控制核心，利用PLC输入信号电压为24V,克服了以往抢答器信号衰减的缺点; 并通过信号比较实验证明该设计具有良好的稳定性和广泛的应用性，保证了竞赛的公正、公平、公开。

本设计总结实际比赛的经验，对选手可能出现的情况进行了全面的考虑，并增加答题倒计时时间到提醒功能。

系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。

硬件设计部分包括硬件设备的选择、合理选择元器件、绘制线路图，以达到设计要求。

硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC，并确定与之配套的外围芯片。

硬件电路设计还包括输入输出端口设计，画出详细电路图，标出元件的型号和功能作用，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划; 然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具等; 最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要1燕山大学课程设计说明书求。

软件设计方面本系统由于是采用三菱FX2n系列可控制编程。

此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。

通过这次设计，掌握PIC 控制器的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

同时通过本课程设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立PLC理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时等的各个单元电路。

初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。

2燕山大学课程设计说明书第二章概述2(1 PLC 的简单介绍在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国GM 通用汽车)公司公开招标，提出研制能够取代继电器的控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController(PC)。

个人计算机(简称PC)发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable LogicController(PLC)，现在，仍常常将PLC简称PCPLC的定义有许多种。

国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，而且在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

现今，PLC已经具有通用性强、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。

在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。

事实上，PLC就是以嵌入式CPU为核心，配以输入，输出等模块，可以方便的用于工业控制领域的装置。

PLC与机器人，计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。

2(2 PLC 八人抢答器本课程介绍了一种数字式抢答器，能使八个队同时参加抢答,赛场中设有 1 个主持人台和8个参赛选手台。

总体设计选用三菱FX2N系列PLC控制,抢答操作简单方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉听觉效果非常好。

抢答器，顾名思义就是用于比赛时，与对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。

随着社会科学技术的不断发展，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3燕山大学课程设计说明书性、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。

八人抢答器工作原理如下，我所设计的PLC智能抢答器是适合八组选手或个人抢答的抢答器。

给竞赛主持人设置 2 个控制按钮，用来控制何时开始抢答以及系统的复位，每当主持人发出开始抢答指令并按下开始按钮后（此时用绿灯指示已可以抢答），选手方可抢答，哪组选手最先按下抢答器按钮，则数码管就显示该组的编号，音响电路发出声响提示信号以指示抢答成功，并对其后的抢答信号封锁而不在响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。

若选手在主持人未按下开始抢答按钮，则视为放弃该题答题权，音响电路发出4s声响提示无人抢答。

当主持人按下抢答开始按钮时定时器T1开始计时（设定10 秒）若10 秒限制到时仍无人抢答则音响电路发出声响，以表示选手放弃该题。

在抢答成功后，系统自动倒计时，该时间可根据需要调节，此设定为15 秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号，同时亮红灯提示，直至主持人按复位开关红灯灭，其中以上功能都通过编制的PLC 程序来控制 1 个数码管以及 1 个扬声器来实现，4燕山大学课程设计说明书第三章抢答器的功能与工作流程本设计总结实际比赛的经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考虑，并增加了数码管显示答题倒计时功能。