引言

    搶答器是一種廣泛應(yīng)用在各種智力競(jìng)賽中的一種典型電氣控制產(chǎn)品，目前，市場(chǎng)上的搶答器，種類繁多，功能各異，控制方法也不相同。

    本文采用了一種新的控制方式，用PLC和人機(jī)界面組合實(shí)現(xiàn)搶答器控制系統(tǒng)的控制。PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，通用性好，抗干擾能力強(qiáng)，可以提高系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性；人機(jī)界面是一種連接人和機(jī)器的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理，監(jiān)控和管理可能變化的信息，人員和設(shè)備的信息交流、數(shù)據(jù)修改、故障處理等都很方便。將二者結(jié)合更可以提高系統(tǒng)的性能。

1 搶答器的控制要求

    1)該搶答器為六組選手提供按鈕進(jìn)行搶答，選手若回答主持人提出的問(wèn)題時(shí)，需搶先按下各自的搶答按鈕。

    2)正常搶答：主持人按下人機(jī)界面上的開(kāi)始搶答按鈕之后，綠燈亮，在15秒倒計(jì)時(shí)內(nèi)，6組選手可按下按鈕開(kāi)始搶答，有人搶答成功，觸模屏上對(duì)應(yīng)的選手指示燈亮。并在七段數(shù)碼管和觸摸屏上顯示搶答者的選手號(hào)，此時(shí)停止倒計(jì)。

    3)違規(guī)搶答：主持人未按下人機(jī)界面E的開(kāi)始搶答按鈕，若有選手開(kāi)始搶答，指示燈紅燈亮，并在七段數(shù)碼管和觸摸屏上顯示搶答者的選手組號(hào)，此時(shí)搶答無(wú)效。

    4)主持人按下人機(jī)界面上的復(fù)位按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始下一輪搶答。

2 搶答器的軟硬件設(shè)計(jì)

    根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，分析系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備，本裝置選用丙門(mén)子S7—200系列的CPU224模塊，CPU224模塊本身有14個(gè)輸入點(diǎn)，lO個(gè)輸出點(diǎn)，可以滿足本系統(tǒng)的要求。人機(jī)界面選用同是西門(mén)子公司的K．TPl78觸摸屏，該觸摸屏使用方便、人機(jī)對(duì)話界面友好、組態(tài)技術(shù)易掌握、與PLC可進(jìn)行良好通信。

    2．1 PLC的硬件分析

    2．1．1輸入，輸出端子分析

    1)輸入端子：主持人開(kāi)始和復(fù)位按鈕由觸摸屏畫(huà)面組態(tài)，不占用輸入端子；六組選手共需6個(gè)按鈕，占用6個(gè)輸入端子，因此，PLC應(yīng)配置6個(gè)輸入端子。

    2)輸出端子：用一個(gè)七段數(shù)碼管顯示搶答者的組別號(hào)，占用7個(gè)輸出端子；再加上1個(gè)綠燈用于顯示允許開(kāi)始搶答、1個(gè)紅燈表示搶答無(wú)效共2個(gè)負(fù)載，因此，PLC應(yīng)配置9個(gè)輸出端子。

    3)觸摸屏與PLC之間用專用通信電纜連接。

    2．1．2 PLC的輸入，輸出端子分配

    PLC的輸入／輸出端子分配如表1所示。

表1 PLC的輸入／輸出端子分配表

    2．1．3 PLC的外部接線圖

    根據(jù)控制要求和I／O分配設(shè)計(jì)PLC的外部接線圖如圖1所示。

圖1 PLC外部端子接線圖

 2．2 觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)

    K-TP178觸摸屏使用丙門(mén)子公司的WinCCflexible軟件進(jìn)行畫(huà)面的組態(tài)，因使用畫(huà)面中的按鈕發(fā)送開(kāi)始與復(fù)位信號(hào)，PLC程序執(zhí)行的結(jié)果要控制畫(huà)面中的指示燈，因此必須將畫(huà)面中的圖形對(duì)象與PLC中的編程元件建立變量連接。畫(huà)面中的圖形對(duì)象與PLC的編程元件的關(guān)系如表2所示。在WinCC flexible軟件中進(jìn)行畫(huà)面組態(tài)時(shí)，先進(jìn)行連接設(shè)置，再進(jìn)行變景設(shè)置，再進(jìn)行畫(huà)面組態(tài)，設(shè)計(jì)觸摸屏組態(tài)畫(huà)面如圖2所示。觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)好后通過(guò)通信線將組態(tài)畫(huà)面下載到觸摸屏中。

    表2 觸摸屏圖形與PLC的編程元件關(guān)系表

圖2 觸摸屏組態(tài)畫(huà)面

    2．3．1工序圖根據(jù)控制要求，繪制搶答器的工序圖如圖3所示。

圖3 搶答器控制工序圖

 2．3．2程序設(shè)計(jì)

    1)順序控制功能圖程序設(shè)計(jì)

    根據(jù)六路搶答器的控制要求和工序圖，分析可知該控制系統(tǒng)滿足不同的要求進(jìn)入不同的分支，每個(gè)分之中按一定的順序依次執(zhí)行。屬于典型的順序控制結(jié)構(gòu)，因此采用選擇性分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能圖程序的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的功能圖程序如圖4所示。

    2)順序控制繼電器分配

    SO．0初始狀態(tài)；SO．1允許搶答狀態(tài)；S1．1第一組正常搶答狀態(tài)；S1．2第二組匝常搶答狀態(tài)；S1．3第三組正常搶答狀態(tài)；s1．4第四組正常搶答狀態(tài)。s1．5第五組正常搶答狀態(tài)；S1．6第六組正常搶答狀態(tài)；S2．1第一組違規(guī)搶答狀態(tài)；S2．2第二組違規(guī)搶答狀態(tài)；S2．3第三組違規(guī)搶答狀態(tài)；S2．4第四組違規(guī)搶答狀態(tài)；S2．5第五組違規(guī)搶答狀態(tài)；S2．6第六組違規(guī)搶答狀態(tài)。 

圖4 六路搶答器控制功能圖程序

3 結(jié)束語(yǔ)

    將PLC與觸摸屏結(jié)合進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，既可以提高系統(tǒng)的可操作性，還可以節(jié)省I/O點(diǎn)敬，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鈕、指示燈等設(shè)備，減少PLC的外部接線，提高系統(tǒng)的可靠性。目前該系統(tǒng)以投入使用，實(shí)踐證明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，有一定的推廣價(jià)值。