卢易枫

(河南工业贸易职业学院 汽车工程学院,河南 郑州 450012)

引言

抢答器是各类竞赛中的必备设备,广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。各类竞赛在抢答过程中,为了准确快速判断出哪一组或哪一名选手在主持人发出开始答题信号后,优先答题,需要设计一套稳定可靠的抢答器控制系统。以PLC 为核心,设计抢答器,能够很好的解决此类问题。有单路输入的,也有组输入方式,本设计以PLC 为控制核心,设计了三路输入三路输出的抢答器,具有抢答且不限时功能；本设计采用PLC 作为控制核心,同时由于PLC 的输入/输出端口资源丰富,可以在本设计基础上修改扩展多组输入的抢答器控制系统。

1 PLC 控制三路抢答器硬件系统设计

选手通过自己的抢答按钮发出抢答信息,最先按下按钮的选手,抢答成功。按钮即使松开,通过程序设计立即将该选手信息保持下来,同时禁止其他选手的信息输入,整个过程可以精确到毫秒。抢答成功后对应选手的灯立即点亮。主持人的复位按钮发出的复位信号,解锁当前信息,各路输出信号复位,进入下一轮抢答。

三人抢答器控制系统是每位选手拥有一个抢答按钮,按动按钮发出抢答信号；竞赛主持人有一个启动按钮和一个复位按钮,用于将抢答信号开始抢答和复位进入下一轮抢答；比赛开始后,优先按动按钮者抢答成功,同时禁止另外2 路按钮输入,禁止其他参赛者抢答；参赛者抢答成功后对应的灯点亮。

图1 PLC 控制3 路抢答器硬件电路

还设置一个抢答控制按钮,该按钮由主持人控制；只有当主持人按下开始键才能抢答,主持人相应的指示灯点亮；在主持人启动开始按钮前,输入信号被禁止,抢答属于无效。

主持人按下复位按钮即可实现抢答器的复位,继续下一轮的抢答。

抢答器具有优先抢答锁存功能和显示功能。三路选手开始抢答时,按动按钮,优先抢答的选手锁存相应的组号,在抢答实行优先锁存,优先抢答选手的相应组号保持到下一轮抢答开始。PLC 控制3 路抢答器硬件电路如图1 所示。

2 PLC 控制三路抢答器硬件分配

由PLC 控制3 路抢答器硬件电路分析可知,本控制系统有5 路输入信号,包括3 位选手的抢答按钮SB1、SB2、SB3 和1 位主持人的启动抢答按钮SB0、复位按钮SB4。有4 路输出信号,即主持人的启动抢答指示灯、控制选手的3 盏抢答指示灯L1、L2、L3。输入输出信号均选择开关量。所以控制系统可选用CPU226,集成14 路输入量,和10 输出量,共24 个开关量I/O 点,满足三路抢答器的控制要求,而且还留有一定的余量。PLC 控制3 路抢答器I/O 分配表如表1 所示。

表1 PLC 控制3 路抢答器I/O 分配表

3 PLC 控制三路抢答器程序设计

抢答器的程序设计的重点有两处：一是实现三路抢答器控制系统选手指示灯的“自锁”状态,即当主持人启动开始抢答命令后,某一选手优先按动相应的抢答按钮,并抢答成功后,即使释放其抢答按钮,该选手相应的指示灯保持亮的状态,直至主持人进行复位,所以指示灯熄灭；二是如何保证一位选手抢答后,其他两位选手后抢无效(不会亮灯),即“互锁”功能,同时由于是3 个人抢答,所以要“两两互锁”。

3.1 自锁环节

图2

以Q0.1 为例,如程序中的网络7 所示,当I0.1 动作后,Q0.1 线圈得电,随后Q0.1 常开触点闭合,即使I0.1断开,由于Q0.1 常开触点闭合,Q0.1 线圈仍保持得电状态,故与I0.1 并联的Q0.1 常开触点处于接通状态,因此Q0.1 线圈进入自锁状态。Q0.2、Q0.3 同样能够实现自锁。如程序中的网络9、网络11 所示。

3.2 互锁环节

以Q0.1 为例,如程序中的网络7 所示,在网络7 这个通路中,Q0.2 与Q0.3 以常闭触点的形式串联在电路中,当抢答席2 或抢答席3 抢答成功时,Q0.2 或Q0.3 的常闭触点将断开,从而使得此条通路断开,按钮I0.1 无效,实现3 个按钮的两两互锁。

3.3 复位环节

在本例中,主持人可以通过操作按钮,实现抢答器指示灯的复位,如程序中的网络5 所示,当主持人的复位按钮SB4 动作,则I0.4 常开触点闭合,将抢答席所有指示灯复位熄灭,实现复位操作。

4 结束语

PLC 控制三路抢答器系统调试包括硬件调试和软件调试,软件采用分支跳转指令。实验证明：通过硬件电路设计和软件程序调试成功,验证了三路抢答器控制系统硬件和软件的正确性；另外,三路抢答器控制系统是否达到任务的要求,只有经过反复多次修改和调试,才能发现问题,解决问题,最终将完成一套运行可靠,功能完善的控制系统。