八路抢答器的PLC控制设计

八路抢答器的PLC控制

摘 要

抢答器的定义，即在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。在现今社会里，抢答器在娱乐节目、拍卖会等场合越来越得到重用，它可以帮助改善工作方式，方便思想的快速交流，使工作效率得到较大的提升。只要按一下按钮就能轻松的表达自己的想法，简单快捷。充分利用科学技术为生活服务，是现代社会发展的方向。

实现抢答器功能的方式由多种，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。现介绍的就是一种利用日本三菱公司生产的ＦＸ２Ｎ－６４ＭＲ型PLC作为核心控制器的八路抢答器系统。给出了系统结构图、梯形图以及输入输出端子的分配方案。

关键词：PLC ，抢答器，梯形图，设计

ANSWER EIGHT-WAY PLC DEVICE CONTROL

ABSTRACT

Answer's definition, that is, in the contest, style entertainment (Answer activities) in an accurate, fair and visually determine the machine Answer. In today's society, Answer in entertainment, the auction will be increasingly important and so on, it can help to improve the working methods to facilitate the rapid exchange of ideas, so that a greater work efficiency improved. Just click the button will be able to easily express their ideas, simple and quick. Make full use of science and technology services for the life of modern social development.

Answer feature to achieve a combination of methods can be used early analog circuits, digital circuits or analog-to-digital hybrid circuits. In recent years, with the rapid development of science and technology. Single-chip, PLC applications to continue to depth. At the same time, the control of traditional detection technologies constantly updated. Are introduced is a production of Japan's Mitsubishi FX2N-64MR-based PLC as the core of the eight-way controller system Answer. The system structure diagram, ladder diagram, as well as the distribution of input and output terminal program.

KEY WORDS: PLC，Answer devices，Ladder Diagram，Design

目　录

前　言1

第1章 PLC的概述2

1.1 PLC定义2

1.2 PLC发展趋势2

1.3 PLC基本结构及原理3

第2章 硬件电路设计6

2.1 抢答器的控制要求6

2.2 控制特点分析6

2.3 FX2N系列PLC硬件认识6

2.4 I/O口的分配及硬件接线图8

第3章 软件程序设计11

3.1 梯形图设计11

3.2 工作过程分析11

结 论19

谢 辞20

参考文献21

外文资料翻译22

前　言

我想对于抢答器，大家都不会陌生吧，在我们的日常生活中处处可见，和我们的生活其实已经是密不可分了。如果我们仔细观察的话便会发现，无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中, 都可能会举办各种各样的抢答竞赛, 甚至是选举投票，这些都关系到我们的切身利益，譬如学校要举办一场历史知识的竞赛，要求每个班挑选出若干个选手一起进行比赛，胜者可以得到丰厚的奖励，校方要求参赛选手个个反映迅速，总体知识要强，要求选手要在短短的时间内做出对题目的判断，而这其中就会遇到那方选手先答题的问题，以及答题的公正性，如果单靠举手，那个争议太大了。必然会导致群众的不满，偏向有争议，本来有趣的比赛便会多了些不开心的因素，让人很不爽。

但是抢答器的出现就使得这类的问题迎刃而解，不仅如此有了抢答器比赛将会更加的精彩美妙，不用担心比赛的公正性，我们可以放心的投入到比赛当中，尽情的展示我们的才华，释放出自我的激情来。而那些不和谐的声音将不会出现，想知道为什么吗，这就是抢答器的魅力，而下面的文章当中你便会了解到，为什么抢答器会有如此的神奇效果，其实这一切并不是很难，因为奇迹都是来自于自然，而伟大总是出自平凡。

近年来随着科技的飞速发展, 单片机、PLC 的应用正在不断地走向深入, 同时带动传统的控制检测技术的不断更新。当然抢答器的发展也是随着时代的前进不断的完善。它更加的美观，小型化，适用更多的需求，更能满足人们的日常生活要求。而且现在的抢答器精准度上的能力是大大的提高了。尤其是计算机的发展，使得抢答器已从原始的实体状态走进了软件化，有了更广泛的发展空间，更加的让人期待了。

本设计利用PLC(日本三菱FX2N – 64MR 型) 制作的8 路抢答器,该抢答器集抢答、声音警示、数码显示和答题计时于一体,借助较少的外围元件完成抢答器的基本功能。该设计编程简单,容易掌握，且工作稳定可靠，具有结构简单、可靠性好、经济省钱等特点。定能使得竞赛真正达到公正、公平、公开。

第1章 PLC的概述

1.1 PLC定义

PLC即可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

定义强调了PLC应直接应用与工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别与一般微机控制系统的一个重要特征。

定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，他也是一种计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。

1.2 PLC发展趋势

PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面。

1、向小型化,专用化,低成本方向发展

2、向大容量,高速度方向发展

3、智能型I/O模块的发展

4、基于PC的编程软件取代编程器

5、PLC编程语言的标准化

6、PLC通信的易用化

7、组态软件与PLC的软件化

8、PLC与现场总线相结合

9、开发新型特殊功能模块

10、 CPU的处理速度进一步加快

目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，其高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可使PLC的处理速度达到纳秒级。

1.3 PLC基本结构及原理

1、PLC的系统结构，目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。

如图1-1所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。

图1-1 PLC硬件结构图

2、 PLC的工作原理，PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图1-2所示。

(1) 输入刷新阶段

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。

(2) 程序执行阶段

在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。

(3) 输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。