基于PLC在智力答题中应用

周会

摘 要：本文讲述了PLC及抢答器在生活中的需要，介绍了PLC控制的自我设计的思路抢答器的构成，设计要求，编程方法，系统软件设计，软件设计及程序等。

关键词：抢答器；PLC；梯形图

1 引言

抢答器广泛用于知识竞赛、娱乐节目等场所，为竞赛增添了刺激性，娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。以前的抢答器运行缓慢，功能少等缺点。本文用了先进的答题控制系统---PLC软件。与一般的抢答器相比运行更可靠，操作方便，适用于高档场所。本文用了欧姆龙型PLC控制，并介绍了实现方法。

2 系统方案

本文对抢答器做了详细的介绍，通过PLC对抢答器的控制，组成及功能的介绍。该抢答器具有锁存与显示功能，并用了PLC软件程序编程；即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编號一直保持到主持人将系统清除为止。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。竞赛者若要回答主持人所提问题时，须抢先按下桌上的抢答按钮；绿色指示灯亮后，须等主持人按下复位按钮SB9后，指示灯才熄灭；如果竞赛者在主持人打开SB1开关10 s内抢先按按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会；如果在主持人打开SB10开关10 s内无人抢答，则必须有声音警示，同时红色指示灯亮，以示竞赛者放弃该题；在竞赛者抢答成功后，应限定一定的时间回答问题，根据题目难易可设定时间；当主持人打开SB11开关后记时开始，如果竞赛者在回答问题时超出设定时限，则红色指示灯亮并伴有声音提示，竞赛者停止回答问题。

3 系统硬件设计

1、PLC选型及介绍

我选择用欧姆龙编程，方便，应用广泛等，又是我所学的编程软件。可编程控制器（PLC）也是一种新型的通用自动化控制装置。1.实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。2.范围广 电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。3.高速率 PLC能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M～45Mbps之间。远远高于拨号上网和ISDN，比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之中。4.永远在线 PLC属于即插即用，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！所以我选用PLC编程。

2、输入、输出地址分配

3、外部接线图

由输入端的组成：抢答器按钮I0.0到I0.7，是有竞赛者在给出题目时，从而按下抢答按钮表示自己已经选择答题。抢答器的复位按钮I1.2，选择开关I1.1和限时开关I1.0；输出端由四个绿色指示灯Q0.1到Q0.4，红色指示灯Q0.0和Q0.5，还有电磁开关Q0.6和Q1.0组成。系统接线图如图1所示。

4 系统软件设计

1、抢答器流程图

当主持人按下开关，当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间可设定时间，报警响声持续1秒。接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。

定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

同时主持人按下复位按钮，使抢答器恢复到下一轮的答题状态。

2、系统控制梯形图操作如下：

（1）由于Q0.1使用他的自身触点（常开触点），在I0.0或I0.1闭合后仍保持在ON状态（自锁）。同时，将其常闭触点串入其他各回路中，在Q0.0接通后，他的常闭触点打开，切断其他抢答回路（互锁）；

（2）Q0.2，Q0.3和Q0.4以同样方式动作，自锁继电器在复位按钮I0.2再次动作时将清零；

（3）机会选择开关SB10使I1.1闭合后，10 s定时器T37启动；

（4）如果Q0.0，Q0.1，Q0.2和Q0.3在10 s定时器T37动作之前任何一个闭合，则Q0.6变为ON以示抢答成功，同时切断10 s计时显示输出回路，否则输出声音提示，以示竞赛者放弃该题；

（5）常开触点I1.1断开后，自锁继电器和定时器TIM00将清零；

（6）抢答成功后，主持人闭合限时开关SB11使I1.2闭合后，2 min定时器T38启动，时间到Q0.5和Q0.7闭合，红灯亮并有声音提示停止回答；

（7）常开触点I1.2断开后，定时器T38清零，为下一轮抢答做好准备。

5 结束语

如果给电路加入适当的编、译码器件，就可以将红、绿灯指示变为直观的数字显示，对外围电路稍加修改，就可以变成各种各样的不同作用的抢答器，如六路或十路单一抢答功能抢答器，在竞赛中只起到抢答作用，可向主持和观众展示抢答成功的组别。2、抢答、记分功能抢答器，在竞赛过程中有抢答功能，又可给竞赛选手加分和显示分数的...抢答器。记分抢答器根据其配置又可分一、手翻牌记分抢答器二、电子记分抢答器。一、手翻牌记分抢答器：具备抢答功能，每个竞赛选手面前放置一个手翻记分器。二、电子记分抢答器：具备抢答功能，每个竞赛选手面前放置一个LED高亮度数码管电子记分屏，所有加分功能统一由一个记分控制台控制加减分数，属于高档抢答器，常在大型 企事业单位和电视台的智力竞赛活动中使用等，改为多路多人抢答器，可以在梯形图中再加入两路或六路分支即可。去掉程序中的互锁和抢答限时功能，可以将抢答器改成呼叫器，可以用在医院的病房、工厂的车间等多种地方。

参考文献

[1]陈余.可编程控制器基础及编程技巧[M].广州：华南理工大学出版社，2013.

[2]彭利标，徐耀生，王芯.可编程控制器原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014.

[3]邓则名，邝穗芳.电器与可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.