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电气自动化基于PLC控制的四路抢答器设计

news 来源：原创 2025/5/14 1:51:17

摘要

本文描述了一款用三菱FX3U-48M可编程控制器设计的四路抢答器的系统构成、设计思路和功能。此抢答系统除了有基本抢答功能之外，还有计时、计算得分、亮灯提提示以及蜂鸣提醒功能。程序中设定答题时间，在主持人未按下开始抢答按钮之前，选手不可抢答，若抢答则会犯规蜂鸣，反之，则符合规则。选手抢到后亮灯提醒，主持人开始计时，到达指定时间后开始倒计时同时超时指示灯闪烁提醒，答题时间结束蜂鸣器报警提醒，按照比赛内容和规则判断答题是否正确以及得分。若在主持人按下抢答按钮之前，有选手抢答，则蜂鸣器报警，显示器显示该选手犯规。

关键词：触摸屏；四路抢答器；设计；计时；计分；蜂鸣

系统设计方案

该设计是采用三菱FX系列PLC与触摸屏相结合所设计的用于各种竞赛场合的四路多功能抢答器系统，它具有线路简单、装配成本低、实用方便及功能完善等特点，是一种操作简单、准确度高的比赛专用抢答器。抢答体系包含硬件和软件两个部分，硬件部分主要由三菱PLC编程控制器（FX3U-48M）、三菱触摸屏GOT1000、LED显示器、蜂鸣器、LED提示灯、定时器、数据寄存器、六个抢答按钮已经相配合的电路配线组成；软件系统包括用GXWords2编写主题程序、计时程序、INC程序已经报警程序，用GTDesigner3设计触摸控制界面排版。采用GXWords2和GTDesigner3进行程序设计配合GTSimulator3可联合模拟运行，检验程序是否能达到预期效果。该系统以三菱PLC可编程控制器为核心，以编程软件和基本电路为辅，所需元器件均可在编程软件内模拟实现，下图为该系统的系统控制框图。
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图2-1 PLC系统控制框图

数据写入及通讯过程
当梯形图写好之后，需要将程序与电脑通讯才能正常运行。通讯过程如下：①把电脑和PLC通过专用的编程电缆线连接。每个品牌有不同的通讯端口引脚，制造商生产的各个品牌的编程电缆线并不通用。所以在选用电缆线时，一定要型号匹配，下图是2-2为三菱FX系列PLC编程电缆线，型号为USB-SC09-FX
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图2-2 三菱FX系列PLC编程电缆线
②打开设备管理器，查看端口，如下图2-3所示：
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图2-3 查看端口

系统硬件设计

3.1 PLC的两种结构及组成
大体上，PLC包含两种开放式总线结构，一种是模块式一种是箱体式，两者的结构不同但元器件相同，在该系统中我们选用的是模块式PLC。模块式PLC下有I/O模块、CPU模块、储存、送电模块、支撑板或框架，几个模块装配完成后就构成长方体样式。PLC的基本结构框图如图3-1所示：

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图3-1 PLC的基本结构框图

总结

本文设计了一套抢答比赛的抢答控制程序，实现了基于三菱PLC和触摸屏的抢答联合控制与监测。该系统以三菱FX3U-48MPLC为控制核心，利用三菱PLC的梯形图，编写了抢答控制程序，基于三菱触摸屏GOT1000模块和GTDesigner3仿真软件实现了人机交互和监测，PLC通过以太网通讯协议与上位机进行通讯，结合外部电路控制，实现了对抢答过程状态的准确控制，消除了以往抢答过程中可能存在的争议和矛盾点。在本文设计的控制系统在抢答比赛过程中有一定的实用性，但是由于时间和本人能力有限，系统中仍然存在许多需要改进的地方，主要有以下几个方面：⑴系统中抢答时间控制与监测有待改进，本文仅用来判断选手是否抢到、是否犯规、是否超时、是得分，在精细比赛中应能知道选手作答的具体时间。⑵本文在设计时仅考虑了犯规提醒，关于犯规的判罚还是依靠比赛规则人为处理，后续可把具体的判罚规则写入程序，实现更好的人机交互。⑶选手得分问题，每轮答题判断正确后按下正确按钮一次只能加一分，若每题得分不同只能手动多次按下正确按钮。若需快速统计，可使用更成熟的积分方法。

参考文献

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摘要

系统设计方案

系统硬件设计

总结

参考文献

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