【正文】 湖南文理學(xué)院制 評(píng)閱意見： 評(píng)閱教師 日期 2 摘 要 本文介紹了利用三菱 FX2N系列 PLC對(duì)知識(shí)競(jìng)賽搶答器的控制 ,闡述了控制方案。 同時(shí)根據(jù)知識(shí)競(jìng)賽搶答器的控制要求和特點(diǎn) ,確定 PLC 的輸入輸出分配 ,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 。 在電視上我們會(huì)經(jīng)?？吹揭恍┲橇尨鸬墓?jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀的判力競(jìng)賽的電路裝置 ,該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。八路數(shù)字搶答器是一個(gè)可供八個(gè)參賽組進(jìn)行智持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路 ,以上兩部分組成主體電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法。保證 PC 工作的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的主要措施是 : (1) 采用循環(huán)掃描、集中采樣 ,集中輸出的工作方式。 (3) 軟件設(shè)計(jì)中設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種故障的診斷、處理、報(bào)警顯示及保護(hù)功能 。它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清 晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點(diǎn)。 6．體積小，重量輕，工耗低 ?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。 3） 搶答器具有定時(shí)搶答功能。 三、設(shè)計(jì)作用 知識(shí)競(jìng)賽搶答器，顧名思義就是用于比賽時(shí)，跟對(duì)手比反應(yīng)時(shí)間，思維運(yùn)轉(zhuǎn)快慢的新型電器。 4 四、所用 儀器 設(shè)備及 仿真 軟件 PLC儀器的選型 隨著 PLC控制的普及與應(yīng)用， PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。因此，合理選擇 PLC，對(duì)于提高 PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。 PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。在僅對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn) 來估算；計(jì)數(shù)器 / 定時(shí)器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲(chǔ)容量來估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。 PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（ 一般在 2 ～ 3 個(gè)掃描周期）等。 不同的負(fù)載對(duì) PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。 4） 對(duì)在線和離線編程的選擇 。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。 FX2N作為主要控制元件： 20世紀(jì) 90年代，三菱公司在 FX系列 PLC的基礎(chǔ)上推出了 FX2N系列產(chǎn)品，該機(jī)型在運(yùn)算速度，指令數(shù)量及通訊能力方面有了較大的進(jìn)步，是一種小型化、高速度、高性能、各方面都相當(dāng)于 FX系列中最高檔次的超小型的 PLC；平均無(wú)故障時(shí)間可高達(dá) 30萬(wàn)小時(shí)，具有硬件故障的自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。三菱 PLC的編程指令簡(jiǎn)單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，可采用梯形圖或者指令語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。此外，通過使用新開發(fā)的 GX Simulator,可以在單臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)中進(jìn)行調(diào)試。 GX Developer可以創(chuàng)建 Q系列、 QnA系列、 A系列 (包括運(yùn)動(dòng)控制器 (SCPU))、FX系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化 (簡(jiǎn)稱為 GPPA)。 2. 充分利用 Windows 的優(yōu)勢(shì)使操作性能大幅度地提高 。 可以通過繼電器符號(hào)語(yǔ)言、邏輯符號(hào) 語(yǔ)言、 MELSAP3(SFC)、 MELSAPL創(chuàng)建功能塊，此外，還新增了結(jié)構(gòu)化文本 (簡(jiǎn)稱為 ST語(yǔ)言 )。 7. 豐富的調(diào)試功能 。 (2) 在 幫助 中的 CPU出錯(cuò)、特殊繼電器 /特殊寄存器的說明有助于在運(yùn)行過 程中發(fā)生出錯(cuò)的情況下，以及在編程過程中希望了解特殊繼電器 /特殊寄存器內(nèi)容進(jìn)行參考。在這個(gè)過程中可以在 編輯 的下拉菜單中選擇 文檔生成 中的 注釋編輯 進(jìn)行相關(guān)觸點(diǎn)的注釋說明， 這樣可以加強(qiáng)程序的可讀性。由于在程序?qū)懭胪旰?，將出現(xiàn)一個(gè)名稱為 LADDER LOGIC TEST TOOL的對(duì)話框，單擊 菜單啟動(dòng) 中的 繼電器內(nèi)存監(jiān)視 ，在里面可以通過時(shí)序圖對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行監(jiān)視。 4) 在主持人按下開始搶答按鈕之前有人按下?lián)尨鹌?,則屬違規(guī) ,在顯示臺(tái)號(hào) 同時(shí)違規(guī)指示燈亮 ,其它按鈕不起作用 。 3)當(dāng)主持 人打開啟動(dòng)開關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間 T1內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，某分臺(tái)指示燈亮，并且在 8段數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號(hào) ，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效。目前市場(chǎng)上已有很多類型的競(jìng)賽搶答器，但其中絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，采用模擬電路、數(shù)字電路或者模數(shù)混合電路的產(chǎn)品。通過定時(shí)電路和譯碼 電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 本次設(shè)計(jì)采用的方法是用 PLC做主體控制系統(tǒng)來控制。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。 （ 1）內(nèi)部處理階段： 在此階段， PLC 檢查 CPU 模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。在此輸入映象寄存器被刷新。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。 PLC 有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行 (RUN)狀態(tài)與停止 (STOP)狀態(tài)。 在運(yùn)行狀態(tài)， PLC 通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。當(dāng) PLC 處于停止模式時(shí)，只執(zhí)行以上兩種的 操作。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行速度有很大關(guān)系，一般說來，一個(gè)掃描過程中，輸入采樣和輸出刷新所占時(shí)間較少，執(zhí)行指令的時(shí)間占了絕大部分。由于 PLC 的這種周期循環(huán)掃描工作方式，決定了響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短與收到輸入信號(hào)的時(shí)刻有關(guān)。由于 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，即對(duì)信息串行處理方式，必定導(dǎo)致輸入、輸出延遲響應(yīng)，產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。 x000 x001 x002 xx003 x004 x005 x006 x007 x011 x010 186。 186。 186。 186。 186。 a b c d e f g 音效電路 ~ ● ● ● y20 y21 y22 y23 y24 y25 y26 y10 y0 y7 y11 2 1 ?????? ? ? PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 SW1 SW2 DC L1 AC DC FX2N32MR 圖 外部接線圖 13 七、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) I/O 口的分配 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng) I/O 口的分配表如表 所示。在主持人按下開始按鈕的同時(shí)定時(shí)器（ T1）開始計(jì)時(shí)，程序梯形圖如圖 所示。程序梯形圖如圖 所示。 2)在搶答限時(shí)內(nèi)，當(dāng)某一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器接通，同時(shí)切斷其它搶答回路，實(shí)現(xiàn)互鎖。 5)搶答成功后，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T2(本程序預(yù)設(shè)為 30s)，當(dāng) T2 計(jì)時(shí)結(jié)束 ，將啟動(dòng)音效電路和指示燈提示回答時(shí)間到 。通過此次設(shè)計(jì)既鞏固了我們的理論知識(shí)，又鍛煉了我們的動(dòng)手操作能力。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。非常感謝這次機(jī)會(huì)。 十、參考文獻(xiàn) [1] 史國(guó)生 . 電氣控制與可編程技術(shù) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [2] 高欽 和 . 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例 . 北京：人民郵電出版社， 2020. [3] 張新軍 . 電氣控制與 PLC 技術(shù)及應(yīng)用 . 濟(jì)源：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院出版社， 2020. [4] 王成福 . 可編程序控制器原理及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [5] 張進(jìn)秋 . 可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [6] 張萬(wàn)忠 . 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [7] 鄭萍 . 現(xiàn)代電氣控制技術(shù) . 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020. [8] 張培志 . 電氣 控制與可編程序控制器 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. 21 附 錄 系統(tǒng)控制部分梯形圖 22 23 24 25 27 程序指令 0 LD X010 復(fù)位按鈕 1 OUT M10 2 LDI M10 3 MC N0 M0 復(fù)位控制 6 LD X011 開始按鈕 7 OR M1 8 ANI M2 9 OUT M1