淺談用三菱FX2N系列PLC對搶答器的制作

湛江市技師學院 李卓華

一、引言

在制造工業中存在大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作；另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制；以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的—離散量的數據采集監視。由于這些控制和監視的要求，使PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。三菱FX2N系列PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出16～25點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點-系統配置即固定又靈活；-編程簡單；備有可自由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運算；使用于多種特殊用途；外部機器通訊簡單化；共同的外部設備。因此在教學領域中，也逐漸體現了它的作用及優勢。

近年湛江市技師學院技能培訓工作深入開展，有關學院領導為了提高學生的學習積極性與興趣愛好相結合，決定在學院里開展技能知識的競賽活動。競賽方式多種多樣，其中現場搶答的形式進行答題比賽最為引人關注和扣人心弦。雖然零售市面上有著多個種類的搶答器，但是由本校師生利用可設計搶答器，更能使學生參與其中，提高同學們對可編程控制器這門學科的熱愛和學習的積極性。

二、分析搶答器的控制要求：

(一)要完成搶答器的制作，就必須要先了解搶答器的控制過程：

制作的搶答器有三路搶答，配以開始搶答指示、違例指示、違例電鈴報警、答題時間顯示、各組總分顯示燈功能，具體控制過程如下：

1.初始清零

接通電源，搶答器開始工作，各組總分清零，并將搶答器的答題時間默認賦值20S。

2.搶答違例

當主持人末按下開始按鈕SB6，三組中如有任意一組搶答，則該組屬于違例，HL5違例燈亮，同時違例電鈴響2S，主持人按壓下SB5按鈕，可對該組總分減少一分(此設置可防止有人在搶答前故意按壓下搶答按鈕不放手)。

3.搶答答題

當主持人按壓下開始按鈕SB6后，接通開始指示燈HL4亮，同時計時器T1開始計時5S，5S內三組分組分別可通過SB1、SB2、SB3按鈕進行搶答，三組中只要有一組按下搶答按鈕，接通對應的輸出繼電器，相應的HL1、HL2、HL3指示燈亮，并通過繼電器的常閉觸頭形成互鎖，使其他兩組不能搶答，如5S內沒有一組搶答，則違例處理，該題作廢。

4.答題時間調整

如搶答成功的一組必須在規定時間內答題完畢(默認時間為20S)，如因題形不一，主持人可按鈕SB8(每按一次加2S)、SB9(每按一次加5S) 、SB11(每按一次減2S) 、SB12(每按一次減5S)進行適當加時。在規定的時間內不能完成答題的，則按違例處理。

5.分數操作

答題正硧的，主持人按下SB4按鈕加一分，答錯誤的，主持人按SB5減一分。

6.分數顯示

各組的分數通過累加，通過七段數碼管輸出顯示。

7.系統復位

主持人按壓下SB7按鈕可復位，為下一輪比賽作準備。

8.分數清零

主持人按壓下SB10按鈕可對各組總分清零。

(二)搶答器功能流程如圖1所示：

圖1 功能流程圖

三、元器件選型

根據現有的設備及搶答器的功能要求選材，該系統需要12路開關量輸出、20路開關量輸入，故采用了三菱FX2N-48MR型PLC，FX2N-48MR型PLC支持24路開關量輸入，24路開關輸出，完全能滿足系統需要，并且為日后的系統擴展升級留有了空間。搶答、違例、得分等情況采用指示燈及LED數碼管顯示，并通過PLC的編程設計及外圍電路實現各種功能。所選用的元器件明細見表1所示。

表1 所選元器件明細表

四、PLC的輸入/輸出分配表：

根據搶答器的控制要求分配PLC的I/O地址，輸入/輸出信號分配表如表2所示。

五、PLC的輸入/輸出接線圖

根據PLC的自動控制的要求，輸入的條件分配和輸出控制繪制I/0接線圖(如圖2所示)，七段數碼管顯示接線圖(如圖3所示)。

圖2 I/0接線圖

圖3 七段數碼管顯示接線圖

表2 PLC輸入/輸出分配表

六、PLC控制程序設計：

①程序中采用主控[MC MCR]指令，以實現搶答器的開始、復位。

②采用脈沖執行型的MOVP指令傳送數據給寄存器，按原設定的數據傳送給寄存器進行累加，反之，不能按設定的數據傳送給寄存器。

③采用脈沖執行型的ADDP指令將數據寄存器的數據進行累加，按原設定的傳入寄存器的數據進行累加，反之，不能按設定的數據在寄存器中累加。

④采用脈沖執行型的SUBP指令將數據寄存器的數據進行減法，按原設定的傳入寄存器的數據進行減法，反之，不能按設定的數據在寄存器中減法。

⑤采用乘法指令MUL對數據寄存器內容做移位處理。

⑥在LED數碼顯示設計中，由于PLC的I/O點數限制，采用一塊4位LED數碼管，數碼管低三位用于顯示3組搶答積分，PLC的Y10～Y17輸出驅動數碼管。要在一組數碼上同時顯示三組答題積分，采用MUL指令對2、3組分數做移位處理，通過SEGL輸出。

⑦SEGL指令說明：帶鎖存七段碼顯示，該指令與可編程的掃描定時(運算周期)同時執行。為實施一系列的顯示，可編程控制器的掃描定時需要10ms以上，不足10ms時，使用恒定掃描模式，請用10ms以上的掃描定時運行。

圖4 搶答器可編程控制梯形圖

⑧其他說明：在接通Y7的電路中串入M0、M1的常閉觸點，使得主持人按壓加分或減分按鈕后，搶答器復位。搶答器可編程控制梯形圖(如圖4所示)。

七、小結

在校領導的大力支持，通過我們師生的共同努力下，順利完成了搶答器的制作。經過多次簡單調試后，立即把搶答器投入到了比賽當中去使用，使得競賽能夠順利進行。競賽結束后，將用于教學演示使用。但通過使用發現，某些程序、硬件使用有待改善，如該設計中采用七段數碼管顯示，在以后的改進設計中可以考慮使用觸摸屏顯示，使主持人操作更加方便。這次通過制作完成搶答器，在得到了學院領導的充分贊揚和認可同時，也提高了學生學習興趣和實踐能力，得到了雙贏結果。

[1]可編程序控制器及其應用(第二版)[M].中國勞動社會保障出版社,2007.

[2]鐘肇新,彭侃.可編程控制器原理及應用(第三版)[M].2000.