基于PLC技术的抢答器的设计

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　　摘要:本文介绍的是一种基于PLC控制技术的智能化四位抢答器设计。该系统以日本OMRON的C28P型PLC作为控制核心,具有控制准确,功能完善的优点,而且结构简单,操作方便,易于维修,一块八段码显示器既可以作为选手编码显示屏,也可以作为比赛所用的倒数计时器,具有较高的实用价值。
　　关键词:C28P型机;抢答器;端口分配;方案分析
　　中图分类号:F407.6 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2009)08(c)-0092-01
　　
　　一般来讲,积极参加抢答比赛有助于锻炼参赛者的掌握知识能力、思维反应能力、语言表述能力、心理承受能力。但如果在比赛过程中,做不到严格意义上的公平公正,会挫伤选手的积极性,达不到比赛的真正目的。本文利用PLC技术设计了一款四位抢答器控制系统,利用PLC控制技术的先进性,圆满的实现了比赛的公平、公正的原则。
　　一、系统的任务需求
　　(一)系统的外围硬件及作用:本系统中,四位或四组参赛选手分别被编制为相应的代码1、2、3、4,分别通过按键SB1、SB2、SB3、SB4发布各自的抢答意愿。主持人手中有两个按键SB5、SB6,SB5用于发布抢答开始命令并具有手动复位的功能,SB6用于发布抢答计时开始命令。一块八段码显示器既可以充当显示抢答人员编码的显示屏,也可以在抢答时间快要结束时充当倒数计时器。三个蜂鸣器HA1、HA2、HA3以及一个红色信号指示灯HL,HA1与HL并联使用,启动时表示有人提前按键抢答;HA2启动时表示抢答命令发布后10S内无人按键抢答,题目作废;HA3启动时表明答题时间结束。(二)系统的控制要求:1.四名竞赛者在主持人宣布答题开始及按下按键SB5后,需按下各自桌上的按键SB1、SB2、SB3或SB4,表示抢答意愿,八段码显示器显示最先按下按键的选手的编码,表明其获取了问题的抢答权。2.若在主持人宣布答题开始及按下按键SB5前就有选手提前按下SB1、SB2、SB3或SB4,则在八段码显示器显示提前按下按键的选手的编码的同时蜂鸣器HA1和HL启动,表明该选手提前抢答。3.在主持人宣布抢答开始命令后10S内,若无参赛人员按键抢答,则蜂鸣器HA2响2s后自动停,表明竞赛者放弃该题。4.在竞赛者抢答成功且主持人按下计时按键后,系统自动计时(时间的长短可以根据题目的难易提前设定,本系统设定为60s)。5.在距抢答时间结束还剩10s时将八段码显示器演变为以秒为单位的倒数计时器,抢答时间到HA3启动2S发出警报结束本轮抢答。6.若有选手提前回答完毕也可手动按下SB5复位。
　　二、系统设计方案分析
　　(一)系统设计方案确定:该系统可供四个或四组选手同时抢答,主持人或后台工作人员手中掌握着宣布抢答开始按键和计时开始按键,因此本系统有六个输入信号。该系统有八段码显示器中的7根管子发光显示获取抢答权人员的编码和倒数计时,7根管子分别作为被控设备由PLC驱动,有三个蜂鸣器分别提示有人抢答、放弃该题和时间到信息,因为信号灯HL与HA1并联使用,因此本系统有10个被控信号。综合考虑后,本系统选用日本OMRON的C28P型机为控制核心。(二)输入输出端口分配:根据系统设计方案的分析,我们需要6个按键,SB1、SB2、SB3、SB4分别为四组参赛选手使用,用于发布各自的抢答意愿。SB5、SB6为一组由主持人掌握,SB5用于发布抢答开始命令及手动复位键,SB6用于主持人发布抢答计时开始命令。八段码显示器中的7根发光管、蜂鸣器1、2、3、作为PLC外部的被控设备直接由PLC的输出继电器0500-0509进行控制,外部采用直流24V电压进行驱动。
　　三、控制系统的程序编制
　　由于该控制系统的完整梯形图较长,因此在进行相关原理分析时,在能够表述基本功能的基础上作了一定程度的简化。(一)判别环节:由于按键自身不具有位置自锁功能,所以借用PLC的内部继电器帮助完成抢答意愿的记忆。主持人发布抢答开始命令及按下SB5后,最先按下抢答按键选手所借用的内部继电器最先带电并自锁,同时此内部继电器的常闭触点串接在其他选手所借用的内部继电器线圈所在路径中断开,准确的判别出了最先按下按键选手。(二)题目的放弃判别:假如在主持人按下按键SB5 10秒后仍无选手按下抢答按键,则相应的定时器触点状态发生翻转,接通蜂鸣器HA2响2秒后停,警示选手放弃此题,可直接进入下一轮抢答。(三)提前抢答选手的判别:假如在主持人按下SB5发布抢答开始命令之前,就有选手提前按下对应的抢答按键,则信号指示灯HL亮的同时蜂鸣器HA1响10秒,警示有人提前抢答,同时,屏幕显示提前抢答选手的编码。直至主持人按下SB5,屏幕显示才消失,从而进入下一轮抢答。相反,如果没有选手在发布抢答开始命令之前按下相应的按键,则随着SB5按键的按下,蜂鸣器HA1不会响,指示灯HL不会亮,抢答继续。(四)选手编号显示环节:当有选手成功获取问题抢答权后,相应的内部继电器将八段码显示器中对应的管子发光,显示选手的编码。当实际时间还剩10s时,首先利用相应的内部继电器首先将显示选手的编码清除,然后利用SFT的移位功能将驱动八段码显示器中对应的管子发光,将八段码显示器演变为倒数计时器。(五)倒数计时环节:当有选手获取问题的抢答权后,主持人即可按下SB6,选定的定时器开始计时,当时间距离答题结束还剩10s时,定时器指令、SFT指令与专用内部继电器1902配合,使屏幕显示变为倒数计时器。本环节中定时器指令与SFT指令的配合使用将是程序设计的难点。(六)时间到提示环节:当倒数计时器显示0时,说明抢答时间到,此时启动蜂鸣器HA3,HA3响2S后自动停,抢答结束。
　　四、结束语:本系统程序设计的难点在于SFT指令与定时器指令的配合。当然,对程序和外围电路稍加改动,还可以变成多位抢答器,比如六位、十位等,去掉程序的时间警示,还可以将抢答器转变成为呼叫器,用在医院、工厂的车间等多种地方。
　　作者单位:郭选明 赵淑娟重庆工业职业技术学院
　　王伟 重庆三峡水利电力(集团)

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