可編程控制器在智能多路搶答器中的應用

張國峰

摘要：針對搶答器制作過程復雜，可靠性低等問題，設計了一種智能搶答器。以SIMATIC?S7-1200為主控制器，成功搶答選手編號通過共陰極數碼管顯示，系統啟動及復位采用按鍵控制。該搶答器具有上電初始化、搶答自鎖和互鎖控制、數字集成電路組成、搶答功能健全，作為一種全新的智能多路搶答器，可以使得比賽更加公平、合理、且運行穩定、操作方便。

關鍵詞：智能搶答器;S7-1200;數碼管;搶答自鎖

0?引言

本文介紹一種以SIMATIC?S7-1200為核心控制器的四路搶答器系統，該系統在傳統搶答器的基礎上加以改進，能夠使得比賽過程有條不紊，克服傳統搶答器可靠性不高的缺點，更加公平、合理。

1?框架組成

SIMATIC?S7-1200?作為主控制器的四路搶答器，共包含一個出題按鈕、一個復位按鈕、四個搶答按鈕，還外接了一個七段數碼管，實時顯示搶答選手編號。可實現如下要求：

（1）搶答器可同時供四位選手參賽，每個競賽臺均設有一個搶答按鈕。

（2）主持人控制臺處設有出題按鈕以及復位按鈕，用來控制選手開始答題和搶答系統的復位。

（3）搶答器能實時鎖存搶答成功選手編號，并顯示到數碼管上。主持人按下搶答鍵，如果選手搶答成功，選手編號立即被鎖存，并顯示到七段數碼管，同時禁止其他選手再進行搶答。

（4）主持人按下開始搶答按鈕后，搶答指示

燈會以一定的頻率開始閃爍，示意選手開始搶答。如果參賽選手在主持人按下開始搶答按鈕前已經搶答，則搶答無效，系統還是會鎖定主持人按下開始搶答按鈕后第一個搶答到的選手。

（5）搶答過程呈現周期性。當主持人按下復位按鈕后，將清除數碼管上的數字，同時復位系統狀態，為下一輪搶答做準備。

2?框架硬件系統

2.1數碼顯示

7段數碼管組合顯示十進制0～9以及十六進制A～F。系統只需顯示數字0～3來顯示4位參賽選手的編號。本文采用共陰極數碼管，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就會被點亮，為低電平時，就不亮。

2.2?I/O分配

本文共用到6個輸入觸點I0.0～I0.3、I1.0及I1.1，8個輸出線圈Q0.0～Q0.6、Q1.0。其中，I0.0～I0.3為0～3號參賽選手面前相對應的輸入觸點，I1.0為出題觸點，I1.1為系統的復位觸點;Q0.0～Q0.6輸出線圈接7段數碼管，Q1.0接出題指示燈。PLC的I/O接線圖如圖1所示。

3?框架軟件系統

3.1初始化、開始及復位控制

上電時，初始化所有標志位。當主持人按下開始搶答按鈕，建立開始搶答標志位。按下復位按鈕后，清除中間標志位，為下次開始搶答做準備。M10.0為首次掃描位，在啟動組織塊完成后的第一次掃描期間內，該位為1。利用首次掃描位，可實現系統狀態的復位功能，清除掉M1.0開始的5個狀態標志位，Q0.0開始的8個輸出線圈。I1.0為開始搶答按鈕，建立開始搶答標志位。I1.1為復位按鈕，復位M1.0開始的5個狀態標志位。

3.2選手搶答

采用經典的“起保停”控制電路。四位參賽選手搶答成功，分別建立四個不同的搶答標志位M1.0～M1.3。采用互鎖程序，只要有一位選手搶答成功，其他選手就不能繼續搶答。可以防止搶答現場出現多人搶答成功的混亂局面。I0.0為1號選手搶答按鈕端，M1.1～M1.3為2～4號選手搶答成功標志位，M2.0為開始搶答標志位。只有當主持人按下開始搶答按鈕后，其他選手還未曾搶答，1號選手方可搶答成功。

3.3答題指示燈控制及數碼管顯示

SIMATIC?S7-1200可用來產生0.1?s、0.2?s、0.4?s等8種不同周期的方波信號，選手搶答成功，相應的M1.0～M1.3標志位會有信號，根據M1.0～M1.3四個不同標志位的狀態，再用七段數碼管顯示1～4不同的選手編號。M2.0為開始搶答標志位，M0.5為系統內部1Hz周期信號，Q1.0為出題指示燈。主持人按下開始搶答按鈕，開始搶答標志位M2.0有效，若4位參賽選手均未按下搶答按鈕，則出題指示燈Q1.0會以1?s的周期閃爍，直到有一位選手搶答成功。M1.1為2號選手搶答標志位，M1.2為3號選手搶答標志位，這兩位選手編號的顯示，均需要點亮7段數碼管的“a”字段。

4?結論

本文主要介紹了SIMATIC?S7-1200系列PLC的四路搶答器控制系統。通過按鈕SB0控制輸入端子I1.0進而控制搶答系統的開始;開始搶答后，出題指示燈Q1.0會以1?s的周期閃爍;閃爍期間，選手可按下搶答按鍵I0.0～I0.3進行搶答，只要有一位選手搶答成功，其他選手就不能搶答，并通過控制七段數碼管Q0.0～Q0.6來顯示搶答成功的選手編號;通過按鈕SB9控制輸入端子I1.1來完成搶答系統的復位功能，清除一切系統狀態，開啟下一輪搶答。本文所介紹的控制系統性能穩定，使用方便，可廣泛用于各種比賽搶答系統。