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摘 要：以PLC为设计核心，在保留原始抢答器基本功能的同时又增加一些实用功能，并将其与现在应用较为广泛的组态软件相结合，简化大量的外围电路，使抢答系统控制更加方便、灵活。另外，组态软件的实时监控和报警功能更保证竞赛的公平、公正。
关键词：可编程控制器（PLC） 抢答器 组态 报警
中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-030-02
抢答器广泛的应用于一些行政机构，公司及学校等地方，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，扩展了人们的知识面。近年来市场上竞赛抢答器的种类、型号错综复杂，采用的大多是数字电路，电路较为复杂，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。
1 系统总体功能
（1）抢答器可同时供8组选手参加比赛。
（2）具有数码显示和锁存功能。正常答题时主持人按下启动按钮，选手开始抢答，抢答成功后，裁判台灯亮，并显示抢答选手号码，表示该选手已经抢答成功。其他选手则无法抢答。
（3）具有违规提示功能。只有在主持人发出开始抢答指令后， 选手才能开始答题。若主持人未按下启动按钮，有选手抢答，选手抢答则犯规，此时裁判台上的指示灯以2Hz频率闪烁，并显示该选手号码。
（4）具有抢答限时及答题限时功能。主持人按下启动按钮后，选手开始抢答，选手必须在10秒内抢答。若10秒内无人抢答，组态软件报警，此时裁判台上的指示灯以1Hz频率闪烁，表示无人抢答。此时需要主持人按下复位按钮后，才能进行下一轮抢答。
选手抢答成功后，开始答题，选手必须在30秒内答题，如果答题时间到，选手还未答好则组态软件报警，进入下一题。主持人按下复位按钮后，才能进行下一轮抢答，如此循环。
2 控制要求分析
参赛选手如果需要回答问题，必须抢先按下抢答按钮，竞赛共分8组，每个组设一只抢答按钮，他们共用一个抢答指示灯、以及一个共阳数码管显示器。主持人需要设置二个系统控制按钮，用来控制抢答系统的开始和电路的复位。抢答器还需具有数据锁存和显示的功能，主持人按下开始按钮后，抢答开始，若有选手按下抢答按钮，选手的编号立即被锁存、记忆，并且在LED数码管上显示此选手编号，这时其他选手抢答无效，优先抢答的选手编号一直保持到系统被复位为止。当主持人按下开始按钮后，参赛选手应在规定的时间内抢答。如果归定时间已到，却没有选手抢答，则报警指示灯闪烁，以示选手放弃此题，同时禁止选手超时后抢答。如果主持人还未按下开始抢答按钮，选手就开始抢答，则属违例，则报警指示灯闪烁，并显示此选手编号。选手抢答成功后必须在设定的时间内完成答题，如果设定时间到，选手还未答好，则系统报警，选手应马上停止回答问题。
3 硬件设计
3.1 I/O分配表
根据系统的控制要求给出I/O分配表，如表1所示。
3.2 PLC硬件接线图
根据控制要求及I/O分配表，绘制PLC的接线图如图1所示。
4 软件设计
4.1 流程图
根据系统控制要求画出程序流程图，如图2所示。
4.2 组态设计
工业组态软件很多，力控组态软件是国内发展时间较长的一种，其特点是稳定性好、功能强大，其次是非常符合中国人的思维和习惯，所以本文选用力控组态软件。
（1）根据系统控制要求设定I/O设备组态，在项目导航器的工程项目栏双击“I/O设备组态”，在弹出的画面中点击“PLC”前面的“+”，再点击“MITSUBISHI（三菱）”前面的“+”，然后双击“FX系列（编程口）”，在弹出的画面中定义I/O设备名称及设备地址号。
（2）根据系统要求设置数据库组态，在项目导航器的工程项目栏中双击“数据库组态”启动组态程序DbManager，弹出数据库组态界面。在数据库组态界面里，单击菜单栏中的“点”→“新建”，出现“请指定区域、点类型”向导界面，在此界面中双击“区域00”中的“数字I/O点”然后在“点名（NAME）”和“点说明（DESC）”输入框中输入相应的点名和点说明。
（3）根据系统要求创建图形对象。在力控组态应用中，监控画面的制作是最重要的一部分，本系统的画面对象有：按钮、指示灯、数码管，如图3所示。
（4）根据系统要求建立动画连接，所有的数据通过数据库变量进行动画连接，人机界面里的数据库变量对应区域数据库DB的一个点参数，通过点参数的数据连接来完成与设备通信的连接。动画连接是将画面中的图形对象与变量之间建立某种关系，当变量的值发生变化时，在画面上图形对象的动画效果以动态变化方式体现出来，有了变量之后就可以进行动画连接了。
5 结束语
本抢答器控制系统可以通过修改程序方便地调整设置时间、参赛人数等参数，利用组态软件实时监控系统的工作状态。数码显示部分则采用PLC内部编码方式来输出控制信号驱动外部显示器件，也可以采用适当的输出信号驱动其它类型的显示器件。如果给电路加入适当的编、译码器件，就可以将加减分指示变为直观的数字显示，对外围电路稍加调整，就可以使系统变成多路多人抢答器，如果改为多路多人抢答器，可以在梯形图中再加几路分支即可。
参考文献：
[1] 王成福.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2] 张运刚，宋小春，郭武强.从入门到精通——工业组态技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.
关键词：可编程控制器（PLC） 抢答器 组态 报警
中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-030-02
抢答器广泛的应用于一些行政机构，公司及学校等地方，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，扩展了人们的知识面。近年来市场上竞赛抢答器的种类、型号错综复杂，采用的大多是数字电路，电路较为复杂，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。
1 系统总体功能
（1）抢答器可同时供8组选手参加比赛。
（2）具有数码显示和锁存功能。正常答题时主持人按下启动按钮，选手开始抢答，抢答成功后，裁判台灯亮，并显示抢答选手号码，表示该选手已经抢答成功。其他选手则无法抢答。
（3）具有违规提示功能。只有在主持人发出开始抢答指令后， 选手才能开始答题。若主持人未按下启动按钮，有选手抢答，选手抢答则犯规，此时裁判台上的指示灯以2Hz频率闪烁，并显示该选手号码。
（4）具有抢答限时及答题限时功能。主持人按下启动按钮后，选手开始抢答，选手必须在10秒内抢答。若10秒内无人抢答，组态软件报警，此时裁判台上的指示灯以1Hz频率闪烁，表示无人抢答。此时需要主持人按下复位按钮后，才能进行下一轮抢答。
选手抢答成功后，开始答题，选手必须在30秒内答题，如果答题时间到，选手还未答好则组态软件报警，进入下一题。主持人按下复位按钮后，才能进行下一轮抢答，如此循环。
2 控制要求分析
参赛选手如果需要回答问题，必须抢先按下抢答按钮，竞赛共分8组，每个组设一只抢答按钮，他们共用一个抢答指示灯、以及一个共阳数码管显示器。主持人需要设置二个系统控制按钮，用来控制抢答系统的开始和电路的复位。抢答器还需具有数据锁存和显示的功能，主持人按下开始按钮后，抢答开始，若有选手按下抢答按钮，选手的编号立即被锁存、记忆，并且在LED数码管上显示此选手编号，这时其他选手抢答无效，优先抢答的选手编号一直保持到系统被复位为止。当主持人按下开始按钮后，参赛选手应在规定的时间内抢答。如果归定时间已到，却没有选手抢答，则报警指示灯闪烁，以示选手放弃此题，同时禁止选手超时后抢答。如果主持人还未按下开始抢答按钮，选手就开始抢答，则属违例，则报警指示灯闪烁，并显示此选手编号。选手抢答成功后必须在设定的时间内完成答题，如果设定时间到，选手还未答好，则系统报警，选手应马上停止回答问题。
3 硬件设计
3.1 I/O分配表
根据系统的控制要求给出I/O分配表，如表1所示。
3.2 PLC硬件接线图
根据控制要求及I/O分配表，绘制PLC的接线图如图1所示。
4 软件设计
4.1 流程图
根据系统控制要求画出程序流程图，如图2所示。
4.2 组态设计
工业组态软件很多，力控组态软件是国内发展时间较长的一种，其特点是稳定性好、功能强大，其次是非常符合中国人的思维和习惯，所以本文选用力控组态软件。
（1）根据系统控制要求设定I/O设备组态，在项目导航器的工程项目栏双击“I/O设备组态”，在弹出的画面中点击“PLC”前面的“+”，再点击“MITSUBISHI（三菱）”前面的“+”，然后双击“FX系列（编程口）”，在弹出的画面中定义I/O设备名称及设备地址号。
（2）根据系统要求设置数据库组态，在项目导航器的工程项目栏中双击“数据库组态”启动组态程序DbManager，弹出数据库组态界面。在数据库组态界面里，单击菜单栏中的“点”→“新建”，出现“请指定区域、点类型”向导界面，在此界面中双击“区域00”中的“数字I/O点”然后在“点名（NAME）”和“点说明（DESC）”输入框中输入相应的点名和点说明。
（3）根据系统要求创建图形对象。在力控组态应用中，监控画面的制作是最重要的一部分，本系统的画面对象有：按钮、指示灯、数码管，如图3所示。
（4）根据系统要求建立动画连接，所有的数据通过数据库变量进行动画连接，人机界面里的数据库变量对应区域数据库DB的一个点参数，通过点参数的数据连接来完成与设备通信的连接。动画连接是将画面中的图形对象与变量之间建立某种关系，当变量的值发生变化时，在画面上图形对象的动画效果以动态变化方式体现出来，有了变量之后就可以进行动画连接了。
5 结束语
本抢答器控制系统可以通过修改程序方便地调整设置时间、参赛人数等参数，利用组态软件实时监控系统的工作状态。数码显示部分则采用PLC内部编码方式来输出控制信号驱动外部显示器件，也可以采用适当的输出信号驱动其它类型的显示器件。如果给电路加入适当的编、译码器件，就可以将加减分指示变为直观的数字显示，对外围电路稍加调整，就可以使系统变成多路多人抢答器，如果改为多路多人抢答器，可以在梯形图中再加几路分支即可。
参考文献：
[1] 王成福.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2] 张运刚，宋小春，郭武强.从入门到精通——工业组态技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.