引言

    搶答器是一種廣泛應用在各種智力競賽中的一種典型電氣控制產品，目前，市場上的搶答器，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和人機界面組合實現(xiàn)搶答器控制系統(tǒng)的控制。PLC結構簡單，功能強大，通用性好，抗干擾能力強，可以提高系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性；人機界面是一種連接人和機器的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理，監(jiān)控和管理可能變化的信息，人員和設備的信息交流、數據修改、故障處理等都很方便。將二者結合更可以提高系統(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行搶答，選手若回答主持人提出的問題時，需搶先按下各自的搶答按鈕。

    2)正常搶答：主持人按下人機界面上的開始搶答按鈕之后，綠燈亮，在15秒倒計時內，6組選手可按下按鈕開始搶答，有人搶答成功，觸模屏上對應的選手指示燈亮。并在七段數碼管和觸摸屏上顯示搶答者的選手號，此時停止倒計。

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

    4)主持人按下人機界面上的復位按鈕，系統(tǒng)開始下一輪搶答。

2 搶答器的軟硬件設計

    根據系統(tǒng)的控制要求，分析系統(tǒng)的輸入輸出設備，本裝置選用丙門子S7—200系列的CPU224模塊，CPU224模塊本身有14個輸入點，lO個輸出點，可以滿足本系統(tǒng)的要求。人機界面選用同是西門子公司的K．TPl78觸摸屏，該觸摸屏使用方便、人機對話界面友好、組態(tài)技術易掌握、與PLC可進行良好通信。

    2．1 PLC的硬件分析

    2．1．1輸入，輸出端子分析

    1)輸入端子：主持人開始和復位按鈕由觸摸屏畫面組態(tài)，不占用輸入端子；六組選手共需6個按鈕，占用6個輸入端子，因此，PLC應配置6個輸入端子。

    2)輸出端子：用一個七段數碼管顯示搶答者的組別號，占用7個輸出端子；再加上1個綠燈用于顯示允許開始搶答、1個紅燈表示搶答無效共2個負載，因此，PLC應配置9個輸出端子。

    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

    根據控制要求和I／O分配設計PLC的外部接線圖如圖1所示。

圖1 PLC外部端子接線圖

 2．2 觸摸屏畫面設計

    K-TP178觸摸屏使用丙門子公司的WinCCflexible軟件進行畫面的組態(tài)，因使用畫面中的按鈕發(fā)送開始與復位信號，PLC程序執(zhí)行的結果要控制畫面中的指示燈，因此必須將畫面中的圖形對象與PLC中的編程元件建立變量連接。畫面中的圖形對象與PLC的編程元件的關系如表2所示。在WinCC flexible軟件中進行畫面組態(tài)時，先進行連接設置，再進行變景設置，再進行畫面組態(tài)，設計觸摸屏組態(tài)畫面如圖2所示。觸摸屏畫面設計好后通過通信線將組態(tài)畫面下載到觸摸屏中。

    表2 觸摸屏圖形與PLC的編程元件關系表

圖2 觸摸屏組態(tài)畫面

    2．3．1工序圖根據控制要求，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程序設計

    1)順序控制功能圖程序設計

    根據六路搶答器的控制要求和工序圖，分析可知該控制系統(tǒng)滿足不同的要求進入不同的分支，每個分之中按一定的順序依次執(zhí)行。屬于典型的順序控制結構，因此采用選擇性分支結構進行功能圖程序的設計。設計的功能圖程序如圖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 結束語

    將PLC與觸摸屏結合進行控制系統(tǒng)的設計，既可以提高系統(tǒng)的可操作性，還可以節(jié)省I/O點敬，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鈕、指示燈等設備，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，實踐證明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，有一定的推廣價值。