基于PLC技术的抢答器设计

李鹏辉

（徐州生物工程高等职业学校，江苏 徐州 221006）

1 引言

建国60周年之际，为了激发学生爱国情怀，学校办公室组织党史知识竞赛。鉴于学生活动经费有限，调研了市场上抢答器的价格和以前所买抢答器使用时的效果，感觉价格太高，现场的使用效果也不令人满意，经校办研究，让机电系教师带领学生自己设计制作比较实用的抢答器。学校实验室现有的一台三菱FX-32MR型PLC，教师带领学生设计了一款基于PLC的6路抢答器供学生进行各种知识竞赛使用。该抢答器采用较少的外围元件就能完成抢答、声音提示、发光显示及答题计时等功能，同时编程简单，易于制作，具有很强的稳定性和可扩展性，实用价值较高，受到使用者、观众和评委的一致好评。

2 可行性分析

经济上分析，如果到市场上购买功能较强、效果较好的抢答器，价格一般在5000元人民币以上，质量好的甚至在1万元，学校学生活动经费很有限，不能接受。根据学校现有专业机电一体化，完全有能力自己设计出物美，价廉满足要求的抢答器。当前抢答器的技术种类有很多种，经比较用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制准确，方便，灵活，功能完善，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。学校机电系实训室现有PLC，不需要另外购买，只要购买相关导线、抢答按钮、灯具和蜂鸣器等材料，总计只需支出约100元人民币。技术上，不需要太复杂的编程，学生完全可以编出，这样还能增强学生的学习兴趣和动手能力，所以不论从经济上还是从技术上，都是完全可行的[2]。

3 系统控制要求

（1）竞赛共设6个组，每个参赛组拥有常开按钮各一，分别设为SB1-SB6，各一盏信号灯。

（2）主持人控制台设有开始抢答按钮一个，复位按钮一个，开始抢答信号灯一盏，报警用蜂鸣器一个。

（3）参赛选手如要抢答主持人提出的问题，必须在主持人宣布“开始”，并且按下“抢答开始”按钮，抢答信号灯亮后，由参赛选手抢先按下自己桌上的抢答器按钮，此时该组灯亮，并锁住抢答器，使其他组再按也无效。

（4）当主持人按下复位按钮响应后，灯熄灭，参赛选手开始回答问题。

（5）在主持人还没宣布“开始”，没有按下“抢答开始”按钮，开始信号灯没亮，参赛选手就提前抢答，该组灯亮且主持人控制台蜂鸣器发出声音报警，主持人根据现象可判断哪组违规抢答，作出相应的判罚。

（6）主持人按下复位按钮后，所有信号都消失，开始下一题抢答。

从控制要求看，控制不复杂，可以说很简单，用PLC技术很容量实现该抢答功能[8]。

4 系统设计

先做8个安装盒，可以是木质，成本低，易于安装，也比较安全，再根据需要打好相应尺寸孔，然后在上面安装相应的设备，比如按钮、灯座、蜂鸣器，控制中心要安装PLC，接线端子等。

PLC选型及I/O分配表：三菱FX 2N-48MR型PLC采用整体式结构，提供了24个输入点和24个输出点，本系统共使用了8个输入点和8个输出点，因此该型号的PLC完全能满足控制要求，并且还有预留端口，便于今后再进行扩展[7]。

表1

工作过程分析：主持人宣布抢答开始，按下开始按钮，Y 000输出信号，Y 007就不会有输出，也就是报警用蜂鸣器不会发出声音。当某一参赛组按下自己的抢答按钮后，该按钮对应的内部辅助继电器得电吸合，如SB1先按下，则Y1得电吸合，使Y 1接通，此时灯1亮；且内部辅助继电器Y 1-Y 6互锁，一个接通时，其他5个都断开；当主持人按下复位按钮SB0时，所有内部辅助继电器失电，灯熄灭；若主持人还没发出开始抢答指令，就有参赛组开始按按钮，提前抢答，不论哪组抢答，Y 007就会有输出，蜂鸣器发出声音报警，主持人按复位后蜂鸣器停止。

PLC控制的输入、输出接线图见图1[5]。

图1

5 编程界面（见图2）

图2

6 结论

对有机电专业的学校来说，PLC是自动化系统不可少的设备之一，因学校现有PLC，故不需额外购买，只要编制一下程序，买一些导线、灯泡、按钮、蜂鸣器之类的耗材，费用不会超过200元人民币，很是划算。本抢答器控制系统仅设计了6路，当参赛队多于6组时，可在现有程序基础上适当修改即可满足要求，还可适当增加设备，即可满足不同的场景，总之，本系统设计简单，程序简洁易懂，基本能满足学生各种知识竞赛的需求。

[1] 刘红平.PLC在知识竞赛抢答器中的应用[J].科技创新导报,2007(28):40-41.

[2] 胡育林.用PLC程序设计的八路抢答器[J].大众科技,2008(1):52-54.

[3] 高志,李莉,张静.基于PLC的智能抢答器程序设计[J].科学时代,2007(11).

[4] 沈德强.智能抢答器设计与制作[J].商情,2007(11):121.

[5] 王青萍.八路智力竞赛抢答器的设计[J].湖北教育学院学报,2007(8):65-67.

[6] 何强.四路抢答器的PLC程序设计[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2005(9):68-70.

[7] 李祥,周海涛.PLC程序设计在六路抢答器中的应用[J].科技资讯,2008(8):46.

[8] 陈群.基于PLC控制的八路抢答器程序设计[J].电工技术,2007(12).

[9] 韩满林.用触摸屏和PLC实现四人抢答器的控制设计[J].电子工程师,2007(12):77-79.

[10] 夏江涛.八路抢答器的PLC程序设计[J].安阳工学院学报,2007(2):32-34.