浅谈用三菱FX2N系列PLC对抢答器的制作

湛江市技师学院 李卓华

一、引言

在制造工业中存在大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，使PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。三菱FX2N系列PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。特点-系统配置即固定又灵活；-编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。因此在教学领域中，也逐渐体现了它的作用及优势。

近年湛江市技师学院技能培训工作深入开展，有关学院领导为了提高学生的学习积极性与兴趣爱好相结合，决定在学院里开展技能知识的竞赛活动。竞赛方式多种多样，其中现场抢答的形式进行答题比赛最为引人关注和扣人心弦。虽然零售市面上有着多个种类的抢答器，但是由本校师生利用可设计抢答器，更能使学生参与其中，提高同学们对可编程控制器这门学科的热爱和学习的积极性。

二、分析抢答器的控制要求：

(一)要完成抢答器的制作，就必须要先了解抢答器的控制过程：

制作的抢答器有三路抢答，配以开始抢答指示、违例指示、违例电铃报警、答题时间显示、各组总分显示灯功能，具体控制过程如下：

1.初始清零

接通电源，抢答器开始工作，各组总分清零，并将抢答器的答题时间默认赋值20S。

2.抢答违例

当主持人末按下开始按钮SB6，三组中如有任意一组抢答，则该组属于违例，HL5违例灯亮，同时违例电铃响2S，主持人按压下SB5按钮，可对该组总分减少一分(此设置可防止有人在抢答前故意按压下抢答按钮不放手)。

3.抢答答题

当主持人按压下开始按钮SB6后，接通开始指示灯HL4亮，同时计时器T1开始计时5S，5S内三组分组分别可通过SB1、SB2、SB3按钮进行抢答，三组中只要有一组按下抢答按钮，接通对应的输出继电器，相应的HL1、HL2、HL3指示灯亮，并通过继电器的常闭触头形成互锁，使其他两组不能抢答，如5S内没有一组抢答，则违例处理，该题作废。

4.答题时间调整

如抢答成功的一组必须在规定时间内答题完毕(默认时间为20S)，如因题形不一，主持人可按钮SB8(每按一次加2S)、SB9(每按一次加5S) 、SB11(每按一次减2S) 、SB12(每按一次减5S)进行适当加时。在规定的时间内不能完成答题的，则按违例处理。

5.分数操作

答题正硧的，主持人按下SB4按钮加一分，答错误的，主持人按SB5减一分。

6.分数显示

各组的分数通过累加，通过七段数码管输出显示。

7.系统复位

主持人按压下SB7按钮可复位，为下一轮比赛作准备。

8.分数清零

主持人按压下SB10按钮可对各组总分清零。

(二)抢答器功能流程如图1所示：

图1 功能流程图

三、元器件选型

根据现有的设备及抢答器的功能要求选材，该系统需要12路开关量输出、20路开关量输入，故采用了三菱FX2N-48MR型PLC，FX2N-48MR型PLC支持24路开关量输入，24路开关输出，完全能满足系统需要，并且为日后的系统扩展升级留有了空间。抢答、违例、得分等情况采用指示灯及LED数码管显示，并通过PLC的编程设计及外围电路实现各种功能。所选用的元器件明细见表1所示。

表1 所选元器件明细表

四、PLC的输入/输出分配表：

根据抢答器的控制要求分配PLC的I/O地址，输入/输出信号分配表如表2所示。

五、PLC的输入/输出接线图

根据PLC的自动控制的要求，输入的条件分配和输出控制绘制I/0接线图(如图2所示)，七段数码管显示接线图(如图3所示)。

图2 I/0接线图

图3 七段数码管显示接线图

表2 PLC输入/输出分配表

六、PLC控制程序设计：

①程序中采用主控[MC MCR]指令，以实现抢答器的开始、复位。

②采用脉冲执行型的MOVP指令传送数据给寄存器，按原设定的数据传送给寄存器进行累加，反之，不能按设定的数据传送给寄存器。

③采用脉冲执行型的ADDP指令将数据寄存器的数据进行累加，按原设定的传入寄存器的数据进行累加，反之，不能按设定的数据在寄存器中累加。

④采用脉冲执行型的SUBP指令将数据寄存器的数据进行减法，按原设定的传入寄存器的数据进行减法，反之，不能按设定的数据在寄存器中减法。

⑤采用乘法指令MUL对数据寄存器内容做移位处理。

⑥在LED数码显示设计中，由于PLC的I/O点数限制，采用一块4位LED数码管，数码管低三位用于显示3组抢答积分，PLC的Y10～Y17输出驱动数码管。要在一组数码上同时显示三组答题积分，采用MUL指令对2、3组分数做移位处理，通过SEGL输出。

⑦SEGL指令说明：带锁存七段码显示，该指令与可编程的扫描定时(运算周期)同时执行。为实施一系列的显示，可编程控制器的扫描定时需要10ms以上，不足10ms时，使用恒定扫描模式，请用10ms以上的扫描定时运行。

图4 抢答器可编程控制梯形图

⑧其他说明：在接通Y7的电路中串入M0、M1的常闭触点，使得主持人按压加分或减分按钮后，抢答器复位。抢答器可编程控制梯形图(如图4所示)。

七、小结

在校领导的大力支持，通过我们师生的共同努力下，顺利完成了抢答器的制作。经过多次简单调试后，立即把抢答器投入到了比赛当中去使用，使得竞赛能够顺利进行。竞赛结束后，将用于教学演示使用。但通过使用发现，某些程序、硬件使用有待改善，如该设计中采用七段数码管显示，在以后的改进设计中可以考虑使用触摸屏显示，使主持人操作更加方便。这次通过制作完成抢答器，在得到了学院领导的充分赞扬和认可同时，也提高了学生学习兴趣和实践能力，得到了双赢结果。

[1]可编程序控制器及其应用(第二版)[M].中国劳动社会保障出版社,2007.

[2]钟肇新,彭侃.可编程控制器原理及应用(第三版)[M].2000.