智力抢答器PLC控制的实现方法

智力竞赛抢答器设计[摘要]抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。

通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。

本文介绍一种数字式抢答器的设计方案,其程序设计简单,通过PLC的梯形图设计完成,利用SWOPC-FXGP/WIN-C软件编辑程序，仿真验证 ,非常适用于多种竞赛场合。

[关键词] PLC 触摸屏抢答控制报警功能定时功能数码显示一、引言PLC在我国的应用已有二十几年的历史，随着目前生产自动化水平的提高，以及各种监控系统的需要，PLC其外部电路简单、模块化结构、可靠性高，尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点，在工业的应用中越来越广泛。

它将传统的继电器控制技术与计算机和通信技术融为一体。

在实际现场，设备操作方便，管理维护简单，能根据各种突发事情，做出实时的正确反应，在各类竞赛中，都离不开抢答器，虽然市场上有许许多多种抢答器，但功能却各不相同，而所编程序也各不相同，据此，现以F940GOT触摸屏和三菱FX2N系列结合，进行程序设计并仿真验证,设计了一款用触摸屏GOT作为PLC输入和输出设备的抢答器。

该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身，而且其编程简单，容易理解掌握，工作稳定可靠，扩展性能强。

二、方案论证与比较：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：1、具有触摸屏控制的功能。

2、具有得分统计的功能。

3、具有定时功能。

4、具有数据锁存和显示的功能。

三、总体设计思路（一）设计任务与要求：1.设计内容：要求设计一台带触摸屏并可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。

2.设计要求：1)主持人开始、复位、抢答指示和得分统计牌在GOT画面上设置。

抢答器的抢答按钮、开始指示灯、报警器、LED数码管仍用PLC的输入输出设备。

2）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮SB1 ~ SB4表示。

每桌上设有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为SB1，SB2，SB3，SB4。

图3.2智力抢答器示意图该图3.2为智力抢答器示意图，主要由指示器、按钮、倒计时显示器、分数显示器、抢答灯和音响组成。

其结构包括主持人的按钮（启动开关、抢答开关、计时开关、加减分开关），显示器组成的1min倒计时器，在每一次抢答的时候，各种情况下的音响、灯光发生器。

3.3 系统控制要求1.竞赛开始时，主持人接通启动/停止开关(SA)，指示灯亮。

2.当主持人按下开关按钮后(SB0)，如果10s内无人抢答，赛场内的音响（HA）发出持续1.5s的声音，指示灯(HL2)亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。

3.当主持人按下开始抢答按钮(SB0)后，如果在10s内有人抢答(按下抢答按钮SB3，SB4或SB5)，则最先按下抢答器按钮的信号有效，相应抢答桌上的抢答灯(HL3，HL4或HL5)亮，赛场的音响发出短促的音(0.2sON;0.2sOFF;0.2sON)。

4.当主持人确定抢答有效后，按下答题计时按钮(SB6)，抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到（假设为1min），赛场的音响发出持续3s的长音，抢答桌上的抢答灯再次亮。

5.如果抢答这在规定的时间内正确答题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分，同时强大桌上的指示灯快速闪烁3s（闪烁频率为0.3SON;0.3sOFF）。

6.如果抢答者不能再规定的时间内回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分。

3.4 控制系统I/O分配表3.4.1智能抢答器PLC控制系统的输入端口如表3.3所示：表3.3输入信号对照表3.4.2智能抢答器PLC控制系统的输出端口如表3.4所示输出信号对照表表3.4输入、输出端子电气接线图如下图3.5所示。

图3.5控制系统外部I/O接线图第四章系统软件设计4.1整体设计根据基于PLC智力声光智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。

通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。

该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。

项目十一多人抢答器的设计一、项目应用抢答器是通过设计电路，以实现如字面上意思的能准确判断出抢答者的电器。

在知识竞赛、文体娱乐活动（抢答赛活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的座位号。

更好的促进各个团体的竞争意识，让选手门体验到战场般的压力感。

而今抢答器可以通过数据来说明裁决结果的准确性、公平性。

使比赛大大增加了娱乐性的同时，也更加公平、公正。

此项目设计一个三人PLC智能抢答系统。

图11-1 抢答器二、项目认知1.PLC内部的自锁自锁功能:使各自抢答回路按下抢答按钮，松开后仍保持接通状态，一般对象是对自身回路的控制。

如图11-2所示，KM1与启动按钮并联实现自锁，程序中则用YO并联在X0上实现自锁。

SB2 KM1KM1X000Y000X001( Y0 )图 11-2 自锁示例2.PLC内部的互锁互锁功能：说的是几个回路之间，利用某一回路的辅助触点，去控制对方的线圈回路，进行状态保持或功能限制，一般对象是对其他回路的控制。

常用接触器的常闭触点串联到对方回路中，达到状态保持或限制功能。

如图11-3所示，KM2串联在SB2支路上，KM1串联在SB3支路上，从而实现互锁，在程序中Y001串联在X000支路上，Y000串联在X001之路上实现互锁。

KM2X000Y000Y001X001Y001Y000( Y0 )( Y0 )图11-3 互锁示例三、项目实施1.项目概述三人PLC智能抢答系统控制要求如下：（1）当主持人按下启动按钮SB0后，主持人桌上的指示灯HL1亮，表示抢答开始，若抢答者提前抢答则无效（即：按下抢答按钮灯不亮）。

（2）抢答开始后，抢先按下抢答按钮的竞赛者桌上的指示灯亮，并且在规定时间10s时间内回答完成；在此同时其他抢答者按下抢答按钮无效。

（3）当一个问题回答完毕，主持人按下清零按钮SB1，一切恢复初态。

工作原理分析首先我们根据项目要求就行分析，主持人只要按下启动按钮SB1后才能开始抢答，在抢答过程中有任何一方按下抢答按钮后，抢答指示灯亮，此时其他抢答按钮按下则无效，当一个问题回答完毕，主持人按下清零按钮SB2，一切恢复初态。

用PLC 实现实现四组四组四组抢答器抢答器抢答器控制控制控制的设计的设计05电气 者恩2008年5月控制任务控制任务：：设计一个四组智力竞赛抢答控制程序设计一个四组智力竞赛抢答控制程序。

控制要求为控制要求为：：（1）当某竞赛者抢先按下按钮当某竞赛者抢先按下按钮，，显示器显示器（（图3-32七段数码管七段数码管））能及时显示该组号码号码，，并使蜂鸣器发出响声并使蜂鸣器发出响声，，同时锁住抢答器使其他组按下的按键无效同时锁住抢答器使其他组按下的按键无效。

（2）抢答器有置位抢答器有置位、、复位按钮复位按钮，，主持人按下置位按钮后才能重新抢答主持人按下置位按钮后才能重新抢答。

控制方案设计1、进行PLC 输入输出I/O 分配分配：：四组竞赛抢答控制PLC 端子I/O 分配表外接电器外接电器 输入端子 外接外接电器电器电器 输出端子 机内其他器件机内其他器件 第一组抢答按钮SB1第二组抢答按钮SB2 第三组抢答按钮SB3 第四组抢答按钮SB4 主持人置位控制按钮SB5主持人复位控制按钮SB6 X1 X2 X3 X4 X0 X6蜂鸣器七段数码管显示A 段 七段数码管显示B 段 七段数码管显示C 段 七段数码管显示D 段 七段数码管显示E 段 七段数码管显示F 段 七段数码管显示G 段Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7辅助继电器M1 辅助继电器M2 辅助继电器M3 辅助继电器M4 辅助继电器M52、状态状态编程法编程法编程法设计设计设计梯形图梯形图 要点要点：： 1、）、实现实现实现：：当主持人按下置位按钮SB5后（X0通），状态状态继电器继电器S20线圈通电并由状态接点构成步进转移支路由状态接点构成步进转移支路，，各小组抢答支路各小组抢答支路的按钮即为状态转移条件的按钮即为状态转移条件的按钮即为状态转移条件，，可以开始抢答可以开始抢答。

2、）、利用状态法中一个状态工作利用状态法中一个状态工作利用状态法中一个状态工作，，其它状态不能工作的特点其它状态不能工作的特点，，实现实现一个组抢到一个组抢到后，其他组抢答其他组抢答被自动被自动被自动封锁封锁封锁。

《电气控制技术》课程设计任务书一．课题名称：三路智力抢答器的PLC 控制二．概述该抢答器可作为智力竞赛的评判装置。

根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据答题情况用灯光、声音显示其回答正确或错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数加分或减分。

三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，最先按下按钮有效，在此以后按下的按钮无效，伴有灯光、声音指示，并开始计时（答题时间），计时时间到（答题给定的时间），声音提示停止答题。

如果抢答者答题正确或错误，主持人或操作员按下加分键或减分键，将对显示分数值加分或减分。

该控制器组成框图如图1所示。

开始复位停止加/减+-HA SB0SA HL1HL2SB1SB2SB3123主持人PLC控制器图1 三路智力抢答器组成框图三．设计要求三路抢答器应达到以下要求：1．按下启动按钮（开始抢答）后，若10s 内无人抢答，则抢答器自动撤消抢答信号（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，有效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（约1min ）完毕时，有灯光和声音信号提示答题时间到。

4．三路抢答器应有灯显示和分数值显示，对答题正确或错误者，在操作人员的控制下，可对其加10分或减10分。

加分可达最大分值是99分，减分可达最少分值是00分。

三路抢答器工作流程如图2所示。

加减分分答题显示正确或错误判断第一抢答者有抢答开始出题重新出题N Y图2 三路抢答器工作流程示意图四．设计任务1．根据题意，设计该PLC 控制系统。

2．PLC 选择及I/O 及其它PLC 元器件分配。

3．选择电器元件，编制元件目录表。

找钱、汽水及咖啡指示灯为6.3V 指示灯。

4．绘制梯形图。

5．用计算机绘制主电路图、PLC 控制电路图、电器元件布置图。

6．编写设计说明书及设计小结。

实验一智力竞赛抢答显示系统一、学习目标1.学会用PLC来解决实际问题的思路。

2.掌握定时器的格式及编程方法。

3.学会用互锁和自锁电路为基础构成各输出电路。

4.熟悉PLC装置，FX系列可编程控制器的外部接线方法。

二、实验内容设计一个智力竞赛抢答显示系统，使用参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组,其中儿童两人，学生为一人，成人二人，主持人一人。

控制要求：当主持人按下SBO后,指示灯LO亮,表示抢答开始,参赛者方可开始按下按钮抢答,否则违例(此时抢答者桌面上灯闪烁)；为了公平，要求儿童组只需一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成人组需要二人同时按下二个按钮对应的指示灯才亮；当一个问题回答完毕，主持人按下SB1，一切状态回复；成年人一人违例抢答灯L3闪烁；当抢答开始后时间超过30秒，无人抢答，此时铃响，提示抢答时间已过，此题作废。

图5-29 抢答示意图l.设计程序根据系统的控制要求及PLC的1/0分配表，并设计好合适的程序。

2.设计接线图根据1/0分配表,连接系统接线图。

3.系统调试（1）输入程序。

按前面介绍的程序输入方法,用手持式编程器(或计算机)正确输入程序。

（2）系统调试。

按设计的系统接线图正确连接好输出设备,进行系统的调试,观察是否能按照控制要求抢答，否则，检查电路并修改、调试程序,直至能按控制要求显示。

三、所需的设备1．可编程控制器实验台（箱） 1台2．PC机或FX-20P-E编程器 1台3．编程电缆 1根4．连接导线若干四、训练内容抢答系统I/O分配表：类别元件元件号备注输入SB0 X000 抢答开始SB1 X001 返回原状SB11 X002 儿童抢答SB12 X003 儿童抢答SB21 X004 学生抢答SB31 X005 成人抢答SB32 X006 成人抢答输出L0 Y000 表示抢答已经开始灯L1 Y001 儿童抢答成功灯L2 Y002 学生抢答成功灯L3 Y003 成人抢答成功灯铃Y004 抢答时间已过铃I/O接线图参考梯形图参考梯形图儿童组抢答灯学生组抢答灯成人组抢答灯抢答开始灯无人抢答铃响振荡器儿童组抢答违例学生组抢答违例成人组抢答违例五、训练步骤1、输入程序（1）将编程电缆线连接到计算机和PLC的编程口。

一、设计题目三路智力抢答器的PLC控制二、控制要求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。

三、设计工作量要求1、根据控制对象，明确设计任务和要求。

2、根据设计要求选择PLC型号及所需的其他模块，选择所需的电气元件，进行硬件配置。

3、编制PLC的输入/输出分配表输入输出点分配；4、画出PLC的输入输出设备的接线图；5、进行程序设计，完成梯形图或者指令表的程序设计；6、编写设计说明书和操作使用说明书（3000字以上）四、设计目的1、能熟练运用可编程控制器原理、电工电子技术、和必要的传感器基础知识与理论，以及在生产实习中学到的实践知识。

掌握设计一个控制系统的基本方法、设计步骤以及设计内容。

2、学会使用手册及图表资料；3、进一步培养识图、绘图、和编写技术文件等基本技能。

五、资料查阅与收集任务1、查阅和收集所给题目在实际中的应用价值和发展前景。

2、查阅和收集各种可编程控制器的技术特点和使用方法，查阅所需的各种特殊模块的技术资料。

3、查阅和收集所设计题目要求的其他电气元件的技术资料。

4、查阅和收集你选用的PLC的编程方法，编程技巧的有关资料。

5、查阅其他你认为应收集的相关资料。

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。

知识竞赛抢答器的PLC控制设计［摘要］知识竞赛抢答器是当今知识抢答竞赛等活动中必不可少的东丙。

在科技飞速发展的今天，一个高效率且稳定的知识竞赛抢答器保证着竞赛的公帄和公正。

虽然市面上有很多种类的知识竞赛抢答器，但其屮绝大部分都是帄期用逻辑电路设计生产的。

但足由逻辑电路设计而成的抢答器会具有一定的缺陷：比如说，当许多人同时抢答的时候，抢答器会输出优先级相对较高的那个号码，这样就是导致比赛变成不公帄的比赛。

因此，一个性价比合适、能保证绝对公帄的知识竞赛抢答器设计对当今社会的抢答节目等十分重要。

本文以PLC控制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。

该抢答器控制灵活、方便，而且稳定性极好，能很好的保证比赛的公帄性。

只要修改PLC的控制程序就可以改变抢答参数，这样就可以不断完善抢答的公帄性和公正性。

［关键词］:知识竞赛抢答器；PLC;七段数码管；I/O分配刖目抢答器是指在竞赛、问题娱乐活动（抢答活动）中，能够准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。

为提高素质或竞赛选拔，各行业经常举办智力、知识竞赛，由于其竞赛没有好的软件系统支持，在很多情况下都依靠主持人的临场发挥，选手和观众渴望的类似电视节0 的效果也难以得到实现。

在科技飞速发展的今天，一个高效率且稳定的知识竞赛抢答器保证着竞赛的公帄和公正。

第1章当前知识竞赛抢答器的现状生活屮，竞赛抢答器的应用很多，在现在的市囬上也有很多种不同类型的抢答器，这些抢答器大部分是早期川逻辑电路设计而成的，但是由逻辑电路设计而成的抢答器会具有一定的缺陷：比如说，当许多人同时抢答的时候，抢答器会输出优先级相对较高的那个号码，这样就是导致比赛变成不公帄的比赛。

而且随着功能的增多，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。

四路抢答器PLC程序
设智力测验时分四个组，每一组前面放一个按钮，当某一组先按下按钮时，其对应的指示灯亮，电铃响，此时其它按钮均失效。

这样，先按下按钮的那一组，就抢到了“答题权”。

这就是“四路智力抢答器”的“抢答”功能。

设计“四路智力抢答器”的关键是：四路信号优先择一，拒绝其余。

如果用逻辑门来实现的话，可以用五个四输入与非门和一级输出驱动电路来实现。

但在这里仅介绍用PLC“程序”来实现“四路智力抢答器”逻辑功能的方法：
1、按照I/O分配接线图接线。

I/O分配接线图如图3所示，图中P0—P3为四个按钮，X0—X3为输入继电器接口，Y0—Y3为输出继电器接口，COM为输入继电器的公共端，在内部已接电源负极，COM1为输出继电器分区的公共端，应接24V直流电源的正极。

千万注意不能将COM和COM1连接在一起，否则，将造成电源短路，烧坏保险丝。

因本实验台本身没有提供电铃，所以电铃在图中未画出，实际应用时可用相应的输出接继电器再控制电铃。

2、接线完毕，检查无误方可开机运行。

运行调试时，应验证“程序”是否具有“抢答”功能，即在按下一键有效的情况下，看看其它键是否失效，如果是这样，说明“程序”是正确的，否则，就要查一查原因，看是什么问题。

3、为了帮助初学者了解“四路智力抢答器”的工作原理，特附上梯形图如图4所示。