抢答器 - 图文

课程设计(论文)

题 目 名 称 智能抢答控制器设计 课 程 名 称 PLC原理及应用 学 生 姓 名 学 号

系 、专 业 电气工程系 电气工程及其自动化 指 导 教 师 陈玮

2014年11月14日

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邵阳学院课程设计（论文）任务书

年级专业 题目名称 课程名称 2013级电气工程及其自动化 学生姓名 学号 设计时间 设计地点 2015/11/2-2014/11/13 数字控制与PLC实验室（306） 智能抢答控制器设计 PLC原理及应用 课程编号 121200107 一、课程设计（论文）目的 PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。 课程设计的目的和任务：全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。 二、已知技术参数和条件 （1）抢答器适用于六组别，各参赛组独立分配抢答按键； （2）所有抢答组共用1个蜂鸣器和1个8段数码显示器； （3）参赛选手如需抢答某轮主持人所提问题，必须在主持人宣布“开始，并按下“抢答开始”按钮后，方可开始抢答；当某组参赛选手抢先按下自己所属的抢答按钮后，8段数码显示器显示该选手的组号，同时蜂鸣器发出提示，并锁定本轮抢答结果，即其他选手再按钮均无效； （4）当主持人按下答题按钮后，数码显示器熄灭，蜂鸣器停止提示，参赛选手开始回答问题的同时，答题倒计时指示灯点亮，参赛选手须在规定的时间内（60s倒计时指示灯点亮期间）回答完问题； （5）倒计时结束，指示灯熄灭，蜂鸣器再次发出提示，参赛应立即停止答题。 （具体技术参数好条件亦可参照实际智能抢答器） 三、任务和要求 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行创新设计； 5. 进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。 6．按照要求书写课程设计报告 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

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2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。 四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 实验室有EL型PLC实验系统4套； FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件； FX2N系列、S7系列产品说明书； FX2N系列实验装置实验指导书。 五、进度安排 2015年11月3日-4日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求 2015年11月5日-6日：总体方案设计 2015年11月7日-8日：外部接线图 2015年11月9日-10日：T形图设计 2015年11月11日-12日：系统调试改进 2015年11月13日：整理书写设计说明书 2015年11月14日：答辩 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）： 年 月 日 七、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日 八、备注 指导教师（签字）： 学生（签字）：

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邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名 学 号

系 别 电气工程系 专业班级

题目名称 智能抢答控制器设计 课程名称 PLC原理及应用

一、学生自我总结

这次电器与PLC控制技术的课程设计给我最大的感受就是，这门课程的综合分析实践性非常强，应用的范围也非常广泛。与其他课程不同的是这门课程理论性不是很强，主要强调的是逻辑思维能力以及动手操作实践能力。只有亲自动手实践了才能对课程中的知识有更加深入的理解。所谓眼过千遍，不如手过一遍就是这个道理。 。 学生签名： 卜琼雯 2015年11月8 日 二、指导教师评定 评分项目 权 重 单项成绩 指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；表中的

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平时成绩 30 40 论文 30 答辩 综合成绩 “评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分

摘要

可编程序控制器是一种新型的通用的自动控制装置，他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，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗等一系列优点。

PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，可是大部分的抢答器主要采用的是单片机系统，进过对单片机和PLC的比较，可以得出单片机系统的稳定性不高，所以对PLC进行抢答器的设计。我们采用了三菱公司的FX-48MR型PLC设计了一款基于PLC的6路智能抢答器供学生进行各种知识竞赛使用。

本设计将以PLC为核心设计了外部接线图、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了一系列的实用功能，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；智能抢答器；梯形图；FX2N-48MR

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目录

摘要 ............................................................................................................................ 5 1绪论 ......................................................................................................................... 8 1.1选题的意义与背景 ....................................................................................... 8 1.2抢答器的现状与发展趋势 ........................................................................... 8 1.3课题研究的主要内容及要求 ....................................................................... 9 2 抢答分析 .............................................................................................................. 10 2.1抢答器分析 ................................................................................................. 10 2.2智能抢答控制器工作原理 ......................................................................... 10 3智能抢答控制器方案设计 ................................................................................... 12 3.1控制系统 ..................................................................................................... 12 3.2 PLC的主要特点 ......................................................................................... 13 3.3 PLC的基本结构 ......................................................................................... 14 3.4 PLC系统设计的主要步骤 ......................................................................... 15 4 硬件设计 .............................................................................................................. 17 4.1电气原理图设计 ......................................................................................... 17 4.2 PLC控制器 ................................................................................................. 18 4.3 八段数码显示器 ........................................................................................ 18 4.4 蜂鸣器结构及功能 .................................................................................... 18 4.5系统其他硬件 ............................................................................................. 19 4.6操作面板图 ................................................................................................. 20 5软件设计 ............................................................................................................... 21 5.1 IO分配 ....................................................................................................... 21 5.2 PLC的外部接线图 ..................................................................................... 21 5.3 流程图 ........................................................................................................ 22 5.4 梯形图 ........................................................................................................ 23 5.5 程序指令表 ................................................................................................ 27 6 调试 ...................................................................................................................... 29 6.1程序运行过程分析说明 ............................................................................ 29 6.2 仿真 ............................................................................................................ 30 总结 .......................................................................................................................... 31 参考文献 .................................................................................................................. 32 附录1 电气原理图 ................................................................................................. 33 附录2 操作面板图 ................................................................................................. 34 附录2元器件清单表 ............................................................................................ 35

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附录3梯形图 .......................................................................................................... 36 致谢 .......................................................................................................................... 39

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1绪论

1.1选题的意义与背景

在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛，评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。在竞赛中，都是多个选手一起参加，如果采用举手回答问题的这个方式来

进行竞赛已经不适应社会的需要。并且在主持人提出的问题时候，如果让选手用举手等方法来进行抢答，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。而在当今社会里，比赛要追求准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这时候智能抢答器就派上用场了。

智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品，但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本增高，故障率高，无法准确判断最先按下按钮的一方。现在大多数智能抢答器都由单片机或PLC控制，以单片机、PLC为控制核心的智能抢答器能够对采集的各种抢答信号进行分析，它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。

随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的制造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。

1.2抢答器的现状与发展趋势

随着我国抢答器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。了解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。目前市场上抢答器种类繁多，功能各异，价格差异也很大。

目前抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。电子抢答器一般都是由数字集成电路组成，只需一个抢答器的主机和几个抢答按钮。适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。而电脑抢答器则一般是由抢答器主机、抢答器专用的软件和按钮构成，多

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适用于电台等大型的活动。但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。随着PLC这一工控产品的使用普及和成本的降低，也就出现了以PLC为控制核心的抢答器。以PLC为控制核心的智能抢答器能够对采集的各种抢答信号进行分析，它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。

1.3课题研究的主要内容及要求

主要内容：设计一种数字式抢答器，能使六个队同时参加抢答，赛场中设有一个主持人和六个参赛选手台。总体设计选用三菱FX2N系列PLC控制，所有抢答组共用一个蜂鸣器和一个8段数码显示器。 要求：1.设计系统的PLC外部接线图 2.设计系统的操作面板图

3.设计系统的顺序功能图（或流程图） 4.设计系统的梯形图

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2 抢答分析

2.1抢答器分析

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，大多依靠主持人发挥水平，选手和观众渴望的类似电视台的节目效果难以实现。尤其计分计时抢答器，价格动辄万元。抢答器就是简单利用计算机及网络设备等资源，通过软件来实现专业效果的竞赛系统。抢答器的最大优势是其价格只是电子抢答器的十分之一，而功能却任用户自由设置。它实现竞赛的成本低，便于组织，通用性好。

抢答器是比较完善的知识竞赛计分计时抢答系统。运用互动式多媒体技术。 通过投影仪大屏幕或电视在现场播放，给观众强烈的视听感受，凝聚竞赛现场气氛。电子抢答器主要适用于企事业单位、学校、娱乐行业等组织的知识竞赛活动。使活动组织轻松且象电视节目一样专业。抢答器可以分为电子抢答器和电脑抢答器。电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。线电脑抢答器的构成是由主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑在和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。

2.2智能抢答控制器工作原理

六人抢答器工作原理如下，我所设计的PLC智能抢答器是适合六组选手抢答的抢答器。

该竞赛主持人设置2个控制按钮，用来控制何时抢答和答题，每当主持人发出开始抢答指令并按下“抢答开始”按钮后，选手方可抢答，哪组选手最先按下抢答按钮，则

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显示器就显示该组的组号，并且蜂鸣器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再响应，由主持人按下“答题”按钮后，显示器和蜂鸣器复位，参赛选手开始答题，倒计时指示灯亮，系统开始倒计时，倒计时时间可根据需要调节，此设定为60s，选手必须在设定时间内完成答题，时间到倒计时指示灯灭，蜂鸣器响一下，开始下一轮按抢答。其中以上功能都通过编制的PLC程序来控制一个数码管和一个扬声器来实现。

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3智能抢答控制器方案设计 3.1控制系统

抢答器很多早期设计都是以模拟电路、数字电路、模数混合电路或者单片机来

实现其控制要求的。对于采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品，其技术相当成熟，但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本增高，故障率高，无法准确判断最先按下按钮的一方。随着市场对功能需求的增加，以单片机、PLC为核心的抢答器开始投入研究和进入市场。应该通过比较几种抢答器来确定使用哪一种抢答器。 3.1.1单片机

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。

单片机的可靠性：由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻、电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外，单片机的所有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。

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。

单片机的可维护性：一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。

操作：现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用LED，整个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人

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员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。总之，这样的人机对话不够友善。 特点：不可靠，价格便宜。 3.1.2可编程控制器

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。

特点：价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。

综合以上的分析和比较，最终决定采用PLC

3.2 PLC的主要特点

（1）编程方法简单易学

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（2）硬件配套齐全，用户使用方便 （3）通用性和适应性强 （4）可靠性高，抗干扰能力强

（5）系统的设计、安装、调试工作量少 （6）维修工作量小，维修方便 （7）体积小能耗低

3.3 PLC的基本结构

PLC与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了I/O功能的可与控制对象方便连接的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进行I／O变换，并将这个变换物理实现，应用于工业现场。 （1） 输入寄存器

输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但不可以写或进行修改。 （2）输出寄存器

输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值,而程序循环执行开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值。在程序执行过程中,CPU可以读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。 （3）存储器

存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。 （4） CPU单元

CPU单元控制着I／O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中程序的解释执行工作，是PLC的大脑。

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（5） 其它接口单元

其它接口单元用于提供PLC与其它设备和模块进行连接通信的物理条件。

图3-1 PLC基本结构

3.4 PLC系统设计的主要步骤

（1）详细了解和分析被控对象的工艺条件，根据生产设备和生产过程的控制要求，分析被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系（动作顺序、动作条件）和必须要加入的联锁保护及系统的操作方式（手动、自动）等。

（2）根据被控对象对三菱PLC控制系统的技术指标，确定所需输入/输出信号的点数，选配适当的PLC。

（3）根据控制要求有规则、有目的地分配输入/输出点（I/O分配），设计PLC的

I/O电气接口图（PLC的I/O口与输入/输出设备的连接图）。绘出接线图并接线施

工，完成硬件设计。

（4）根据生产工艺的要求画出系统的工艺流程图。

（5）根据系统的工艺流程图设计出梯形图，同时可进行电气控制柜的设计和施工。 （6）如用编程器，需将梯形图转换成相应的指令并输入到三菱PLC中。 （7）调试程序，先进行模拟调试，然后再进行系统调试。调试时可模拟用户输入设备的信号给PLC，输出设备可暂时不接，输出信号可通过三菱PLC主机的输出指示灯监控通断变化，对于内部数据的变化和各输出点的变化顺序，可在上位计算机上运行软件的监控功能，查看运行动作时序图。

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（8）程序模拟调试通过后，接入现场实际控制系统与输入/输出设备联机调试，如不满足要求，再修改程序或检查更改接线，直至满足要求。调试成功后做程序备份，同时提交测试报告。

（9）编写有关技术文件（包括I/O电气接口图、流程图、程序及注释文件、故障分析及排除方法等），完成整个PLC控制系统的设计。

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4 硬件设计

4.1电气原理图设计

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4.2 PLC控制器

本设计的控制器采用日本三菱公司生产的PLC，选用FN2N-48MR。FX2N系列是三菱FXCFX家族中先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需求的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到256点。三菱PLC编程采用编程软件

GX-Developer,简单易懂。 4.3 八段数码显示器

有控制要求可知，八段数码显示器是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的

器件，显示数字0～9。如图3-1所示，要显示0～9中不同的数字，就必须要点亮八段数码管中不同的二极管。

图4-1八段数码管的外形及结构

其中显示器

b、c亮显示数字“1”；a、b、d、e、g亮显示数字“2”；a、b、

c、d、g亮显示数字“3”；b、c、f、g亮显示数字“4”；a、c、d、f、g亮显示数

字“5”；a、c、d、e、f、g亮显示数字“6”。

4.4 蜂鸣器结构及功能

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、

打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，蜂鸣器在电路中用

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字母“H或者“HA”表示。

图4-2蜂鸣器

4.5系统其他硬件

本系统还用到了电阻器（根据PLC输出电压以及数码管驱动电流选择阻值，使电流不超过数码管允许电流即可）、手动按钮（瞬时型）、指示灯，这些设备均可采用日常常见生活常见常用电器，示意图如下所示。

图4-3 常用电器

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4.6操作面板图

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5软件设计

5.1 IO分配

表5-1 智能抢答器输入输出口分配表

5.2 PLC的外部接线图

图5-1 智能抢答器外部接线图

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5.3 流程图

开始 按下抢答按钮SB10 SB1～SB6按下其中之一 显示器显示组号 蜂鸣器提示 按下SB11 显示器熄灭 蜂鸣器停止 倒计时灯亮 一分钟答题时间 倒计时灯熄灭 蜂鸣器提示 下一轮 图5-2智能抢答器流程图

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5.4 梯形图

5.4.1 部分梯形图及说明 5.4.1.1 抢答部分

图5-3 抢答部分PLC程序段

上述部分程序段是PLC 设计抢答器的常用参考程序中涉及抢答的一段。主要是根据继电器的起保停电路进行设计。其中X10的常开触点作为抢答的必要条件用。使用辅助继电器的常开触点做自锁，使用常闭触点做互锁以保证某一条路接通时其余回路都断开，使其余组抢答失效。

5.4.1.2 延时断开部分

图5-4 延时断开部分PLC程序段

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上述部分程序段是根据定时器的特点设计的延时停止输出电路。在起保停电路的

基础上加上定时器，可以使线圈断电后延迟动作。可以满足设计要求，按下X11的常开触点，开始答题，输出Y11，同时定时器T1开始计时一分钟，一分钟到T1的常闭触点断开。

5.4.2 完整梯形图及说明

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图5-5 智能抢答器梯形

图

程序运行分

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析：

主持人宣布开始，并按下“抢答开始”按钮X10后，辅助继电器M0通电，辅助继电器M0的常开触点闭合，对X10形成自保持，辅助继电器M0持续通电。

在辅助继电器M0的常开触点闭合的情况下，按下1组的抢答按钮X1，辅助继电器M1通电，辅助继电器M1的常闭触点断开，与M2、M3、M4、M5、M6的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M1的常开触点闭合，对X1形成自保持，输出继电器Y2、Y3、Y10通电，显示屏显示数字“1”，并且蜂鸣器响。

按下2组的抢答按钮X2，辅助继电器M2通电，辅助继电器M2的常闭触点断开，与M1、M3、M4、M5、M6的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M2的常开触点闭合，对X2形成自保持，输出继电器Y1、Y2、Y4、Y5、Y7、Y10通电，显示屏显示数字“2”，并且蜂鸣器响。

按下3组的抢答按钮X3，辅助继电器M3通电，辅助继电器M3的常闭触点断开，与M1、M2、M4、M5、M6的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M3的常开触点闭合，对X3形成自保持，输出继电器Y1、Y2、Y3、Y4、Y7、Y10通电，显示屏显示数字“3”，并且蜂鸣器响。

按下4组的抢答按钮X4，辅助继电器M4通电，辅助继电器M4的常闭触点断开，与M1、M2、M3、M5、M6的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M4的常开触点闭合，对X4形成自保持，输出继电器Y2、Y3、Y6、Y7、Y10通电，显示屏显示数字“4”，并且蜂鸣器响。

按下5组的抢答按钮X5，辅助继电器M5通电，辅助继电器M5的常闭触点断开，与M1、M2、M3、M4、M6的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M5的常开触点闭合，对X5形成自保持，输出继电器Y1、Y3、Y4、Y6、Y7、Y10通电，显示屏显示数字“5”，并且蜂鸣器响。

按下6组的抢答按钮X6，辅助继电器M6通电，辅助继电器M6的常闭触点断开，与M1、M2、M3、M4、M5的常闭触点形成互锁，锁定抢答结果，保证其他选手再按按钮都无效；辅助继电器M6的常开触点闭合，对X6形成自保持，输出继

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电器Y1、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y10通电，显示屏显示数字“6”，并且蜂鸣器响。

主持人按下“答题”按钮X11，X11的常闭触点断开，辅助继电器M0断电，输出继电器Y1～Y7、Y10断电，显示屏熄灭、蜂鸣器停止提示；X11的常开触点闭合，输出继电器Y11通电，倒计时指示灯亮，输出继电器Y11的常开触点闭合，对

X11形成自保持，时间继电器T1通电开始计时，计时一分钟，一分钟时间到时间继电

器的常闭触点断开，输出继电器Y11断电，倒计时指示灯灭，时间继电器T1的常开触点闭合，辅助继电器M7通电，时间继电器T2通电开始计时0.1S，输出继电器

Y10通电，蜂鸣器发出提示，计时时间到M7、Y11断电。 5.5 程序指令表

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图5-6智能抢答器指令表

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6 调试

6.1程序运行过程分析说明

6.1.1调试步骤

（1）按照图5-1所示的外部接线图接线，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）将图视

5-3

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

a、b、c、d、e、f、g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。

6.1.2调试结果

通过上述的调试步骤后，得出调试结果，由于实验设备以及其他外部条件的限制导致，我们用一个指示灯代替蜂鸣器。

参赛选手如要抢答主持人提出的问题，必须在主持人宣布“开始”即按下“抢答开始”按钮X11后，由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮（即X1、X2、X3、

X4、X5、X6），此时8段数码管显示器会显示最先按下按钮的组号，同时蜂鸣器Y10指示灯亮，并锁住抢答器，使其它组再按也无效，当按下答题按钮X11响应后，

数码管显示器熄灭，蜂鸣器指示灯Y10熄灭，参赛选手开始回答问题，同时倒计时指示灯Y11点亮。参赛选手必须在规定的时间内（60s倒计时指示灯点亮期间）回答问题。当倒计时结束时，指示灯Y11熄灭，同时蜂鸣器Y10指示灯亮提示时间到，此时参数选手应立即停止答题。

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6.2 仿真

按下X10，然后再1～6组中随意选择3组的按钮X3，观察指示灯Y1、Y2、

Y3、Y4、Y5、Y7、Y10的灯亮了，再按下X11，指示灯Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y7、Y10的灯全部灭了，Y11的指示灯亮，过了一分钟Y11的指示灯灭了，Y10的指示灯亮了一下就灭了。

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总结

经过这两周的努力，在老师和同学的帮助下做完了这次PLC的课程设计工作.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，在完成了基本任务之后我们也在思考还有哪些没有开发出来的功能或是程序还有可以简化的地方。譬如，可以通过中间继电器的使用，从而避免程序中的双线圈输出，这一点也是在程序出错之后才意识到的问题。只有通过不断地调整、思考、改进我们才能更加深入了解PLC及其编程的内涵所在，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。

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！

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参考文献

[1] 张凤珊 电气控制及可编程序控制器2版 [M] 北京: 中国轻工业出版社，2003 [2] 史国生 电气控制与可编程控制器技术 [M] 北京: 化学工业出版社，2003 [3] 郁汉琪 电气控制与可编程序控制器应用技术 [M] 南京: 东南大学出版社，2003 [4] 张万忠 可编程控制器应用技术 [M] 北京: 化学工业出版社，2001 [5] 三菱微型可编程控制器手册 [M] MITSUBISHI SOCIO-TECH，2003

[6] 吴晓君，杨向明 电气控制与可编程控制器应用 [M] 北京: 中国建材工业出版社，2004 [7] 李道霖 电气控制与PLC原理及应用 [M] 北京: 电子工业出版社，2004 [8] 王兆义 小型可编程控制器实用技术 [M] 北京: 机械工业出版社，2002

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附录1 电气原理图

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附录2 操作面板图

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附录2元器件清单表

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附录3梯形图

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致谢

在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度以及侮人

不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结束的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。

感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。

在这次课程设计的撰写中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。 最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和同学。

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