知识竞赛抢答器PLC设计

摘 要:本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行四路抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试。
关键词:PLC    知识竞赛抢答器    PLC程序设计

Knowledge contests Responder PLC design
Abstract: This paper describes the use of the Mitsubishi FX2N Series PLC knowledge contest Responder control on the control programme. Responder achieve in the way the various functions can be used early analog circuits, digital circuits or a few mixed mode circuit. In recent years, with the rapid development of science and technology, the single-chip microcomputer, the PLC application continuously deepening, and lead the traditional control detection technology constantly updated. In this paper, produced by Japan's Mitsubishi FX2N-48MR of the PLC as the core controller Quad Responder system design, and design structure of the system, the programming instructions, ladder diagram, as well as input and output terminal of distribution programme. At the same time according to the knowledge contest Responder control requirements and characteristics of the input and output PLC determine distribution, and on-site commissioning.
Key words: PLC    knowledge contest Responder    PLC Program Design

可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它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，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，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。

本抢答器系统虽是针对四路参赛选手设计的，但通过原理分析可知，它也完全适用于多于四路选手的抢答场合。当然，如果对外围电路及程序稍加修改，就很容易使之扩展成更多路的抢答器。若去掉程序中的互锁功能，可以将本抢答器改成呼叫器，用在医院病房等多种地方。由此可见，只要我们运用恰当，PLC技术能实现许多复杂的功能，能极方便的控制我们所需要控制的对象，给我们生产和生活带来极大的方便。
知识竞赛的一个最重要的硬件设备就是抢答器。以往的电子抢答器，许多功能也达不到的，比如播放视频题，抢答视频暂停再继续功能等。
但是，随着科学技术飞速的发展，抢答器由硬件化逐步向软件化发展。抢答器竞赛软件利用计算机搞知识竞赛，经过调查，利用抢答器竞赛软件办一次类似电视台效果的知识竞赛，其费用仅仅是到电视台演播厅举办一次竞赛费用的十分之一还少。更关键的是，抢答器竞赛软件不是一次性产品，可以多次重复使用，这是一次拥有长期受益的软件。
采用抢答器竞赛软件是大势所趋
对于一个每年都有赛事的单位企业，只要单位有计算机和投影仪，搞知识竞赛不利用抢答器竞赛软件，如同是有好马没有配好鞍。
 以往企业自己搞知识竞赛，都是主持人读题，观众选手得安静仔细听题目，有条件的花上万元买个电子抢答器，算是给知识竞赛赛场添彩了。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。与电视播放的那些竞赛场面对照——选手坐在显示器前答题，观众看着大屏幕显示题目和答案，大屏幕有抢答显示计分排行等，绚丽的画面有节奏的音乐——差距很大，但这些都不是电视台的专利，利用抢答器竞赛软件，用户自己就可以实现这样的视觉效果。运用互动式多媒体技术，将竞赛题目制作成演示程序。通过投影仪大屏幕或电视墙在现场播放，给观众强烈的视听感受，凝聚竞赛现场气氛。通过选手面前的显示器，为参赛队员提供最直接的看题效果，保证队员对题目的正确理解。 抢答器竞赛软件就是简单利用计算机及投影仪设备资源，通过软件来实现专业效果的竞赛系统。它实现竞赛的成本低，便于组织，通用性好。毫不夸张，除了电视台专业制作外，抢答器竞赛软件是所有同类软件中功能最全的！最适宜普通知识竞赛操作的！将会全面发展到社会各个企事业单位。

整体功能介绍
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，他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。

竞赛抢答器的控制要求
（1）知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。
（2）设裁判队为裁判台，参赛对为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛台灯。1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1-EL4。
（3）知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB0后15S内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢答，抢答器发出“违规”信号。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，数码管开始计时，并由数码管显示出抢到题的参考队号，抢到题的队必须在30S内答完题，如30S内未答完，则作超时处理。
（4）灯光与音响信号的意义如下：
[1] 音响叫（响1S）+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。
[2] 音响叫（响1S）+某台灯亮+总台灯亮，某参赛队违规。
[3] 音响叫（响1S）+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。
（5）在某个题结束后，裁判员按下台上的复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答作好准备。
（6）各输出端口统一采用直流24V电源。








目录
第一章 概述 …………………………………………………………………………1
1.1 PLC的简介………………………………………………………………………1
1.2 PLC的用途与特点………………………………………………………………1
1.2.1 PLC的用途………………………………………………………………1
1.2.2  PLC的特点 ……………………………………………………………2
1.3 PLC的分类………………………………………………………………………4
1.3.1按I/O点数容量分类……………………………………………………4
1.3.2按结构形式分类…………………………………………………………4
第二章 整体方案的选择……………………………………………………………6
2.1整体功能介绍  …………………………………………………………………6
2.2控制要求  ………………………………………………………………………6
2.3用单片机和PLC分别做系统的比较  …………………………………………7
第三章 硬件电路设计  ……………………………………………………………9
3.1控制特点分析  …………………………………………………………………9
3.2 PLC机型的选择步骤与原则 …………………………………………………10
3.3抢答器流程图 …………………………………………………………………11
3.4程序中所使用的FX系列PLC的编程元件介绍………………………………11
3.4.1三菱FX系列PLC取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）……11
3.4.2三菱FX系列PLC触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF） …………12
3.4.3三菱FX系列PLC触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）………………13
3.4.4三菱FX系列PLC块操作指令（ORB / ANB） ………………………14
3.4.5三菱FX系列PLC置位与复位指令（SET/RST） ……………………15
3.4.6传送类指令MOV SMOV CMOV BMOV FMOV………………………………15
3.4.7三菱FX系列PLC常数（K、H）………………………………………18
3.4.8三菱FX系列PLC输入继电器（X） …………………………………18
3.4.9三菱FX系列PLC输入继电器（Y） …………………………………19
3.4.10辅助继电器  …………………………………………………………19
3.4.11三菱FX系列PLC定时器（T）………………………………………20
3.4.12微分指令（PLS/PLF） ………………………………………………22
3.4.13位右移和位左移指令  ………………………………………………23
3.5 PLC与七段LED显示器连接设计 ……………………………………………24
3.5.1 LED数码管的结构及主要特性 ………………………………………24
3.5.2 PLC与七段数码管方案选择 …………………………………………25
3.5.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 ………………………………26
3.5.4 外部硬件接线图  ……………………………………………………26
第四章  软件设计…………………………………………………………………27
4.1I/O分配  ………………………………………………………………………27
4.2根据控制要求进行梯形图设计 ………………………………………………28
4.3程序运行过程分析 ……………………………………………………………33
4.4 源程序…………………………………………………………………………34
4.5程序的下载、安装和调试 ……………………………………………………41
第五章 总结与展望 ………………………………………………………………42
致谢…………………………………………………………………………………43
参考文献……………………………………………………………………………45

20320字