基于PLC技術的搶答器設計

李鵬輝

（徐州生物工程高等職業學校，江蘇 徐州 221006）

1 引言

建國60周年之際，為了激發學生愛國情懷，學校辦公室組織黨史知識競賽。鑒于學生活動經費有限，調研了市場上搶答器的價格和以前所買搶答器使用時的效果，感覺價格太高，現場的使用效果也不令人滿意，經校辦研究，讓機電系教師帶領學生自己設計制作比較實用的搶答器。學校實驗室現有的一臺三菱FX-32MR型PLC，教師帶領學生設計了一款基于PLC的6路搶答器供學生進行各種知識競賽使用。該搶答器采用較少的外圍元件就能完成搶答、聲音提示、發光顯示及答題計時等功能，同時編程簡單，易于制作，具有很強的穩定性和可擴展性，實用價值較高，受到使用者、觀眾和評委的一致好評。

2 可行性分析

經濟上分析，如果到市場上購買功能較強、效果較好的搶答器，價格一般在5000元人民幣以上，質量好的甚至在1萬元，學校學生活動經費很有限，不能接受。根據學校現有專業機電一體化，完全有能力自己設計出物美，價廉滿足要求的搶答器。當前搶答器的技術種類有很多種，經比較用PLC進行知識競賽搶答器設計，其控制準確，方便，靈活，功能完善，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案。學校機電系實訓室現有PLC，不需要另外購買，只要購買相關導線、搶答按鈕、燈具和蜂鳴器等材料，總計只需支出約100元人民幣。技術上，不需要太復雜的編程，學生完全可以編出，這樣還能增強學生的學習興趣和動手能力，所以不論從經濟上還是從技術上，都是完全可行的[2]。

3 系統控制要求

（1）競賽共設6個組，每個參賽組擁有常開按鈕各一，分別設為SB1-SB6，各一盞信號燈。

（2）主持人控制臺設有開始搶答按鈕一個，復位按鈕一個，開始搶答信號燈一盞，報警用蜂鳴器一個。

（3）參賽選手如要搶答主持人提出的問題，必須在主持人宣布“開始”，并且按下“搶答開始”按鈕，搶答信號燈亮后，由參賽選手搶先按下自己桌上的搶答器按鈕，此時該組燈亮，并鎖住搶答器，使其他組再按也無效。

（4）當主持人按下復位按鈕響應后，燈熄滅，參賽選手開始回答問題。

（5）在主持人還沒宣布“開始”，沒有按下“搶答開始”按鈕，開始信號燈沒亮，參賽選手就提前搶答，該組燈亮且主持人控制臺蜂鳴器發出聲音報警，主持人根據現象可判斷哪組違規搶答，作出相應的判罰。

（6）主持人按下復位按鈕后，所有信號都消失，開始下一題搶答。

從控制要求看，控制不復雜，可以說很簡單，用PLC技術很容量實現該搶答功能[8]。

4 系統設計

先做8個安裝盒，可以是木質，成本低，易于安裝，也比較安全，再根據需要打好相應尺寸孔，然后在上面安裝相應的設備，比如按鈕、燈座、蜂鳴器，控制中心要安裝PLC，接線端子等。

PLC選型及I/O分配表：三菱FX 2N-48MR型PLC采用整體式結構，提供了24個輸入點和24個輸出點，本系統共使用了8個輸入點和8個輸出點，因此該型號的PLC完全能滿足控制要求，并且還有預留端口，便于今后再進行擴展[7]。

表1

工作過程分析：主持人宣布搶答開始，按下開始按鈕，Y 000輸出信號，Y 007就不會有輸出，也就是報警用蜂鳴器不會發出聲音。當某一參賽組按下自己的搶答按鈕后，該按鈕對應的內部輔助繼電器得電吸合，如SB1先按下，則Y1得電吸合，使Y 1接通，此時燈1亮；且內部輔助繼電器Y 1-Y 6互鎖，一個接通時，其他5個都斷開；當主持人按下復位按鈕SB0時，所有內部輔助繼電器失電，燈熄滅；若主持人還沒發出開始搶答指令，就有參賽組開始按按鈕，提前搶答，不論哪組搶答，Y 007就會有輸出，蜂鳴器發出聲音報警，主持人按復位后蜂鳴器停止。

PLC控制的輸入、輸出接線圖見圖1[5]。

圖1

5 編程界面（見圖2）

圖2

6 結論

對有機電專業的學校來說，PLC是自動化系統不可少的設備之一，因學校現有PLC，故不需額外購買，只要編制一下程序，買一些導線、燈泡、按鈕、蜂鳴器之類的耗材，費用不會超過200元人民幣，很是劃算。本搶答器控制系統僅設計了6路，當參賽隊多于6組時，可在現有程序基礎上適當修改即可滿足要求，還可適當增加設備，即可滿足不同的場景，總之，本系統設計簡單，程序簡潔易懂，基本能滿足學生各種知識競賽的需求。

[1] 劉紅平.PLC在知識競賽搶答器中的應用[J].科技創新導報,2007(28):40-41.

[2] 胡育林.用PLC程序設計的八路搶答器[J].大眾科技,2008(1):52-54.

[3] 高志,李莉,張靜.基于PLC的智能搶答器程序設計[J].科學時代,2007(11).

[4] 沈德強.智能搶答器設計與制作[J].商情,2007(11):121.

[5] 王青萍.八路智力競賽搶答器的設計[J].湖北教育學院學報,2007(8):65-67.

[6] 何強.四路搶答器的PLC程序設計[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2005(9):68-70.

[7] 李祥,周海濤.PLC程序設計在六路搶答器中的應用[J].科技資訊,2008(8):46.

[8] 陳群.基于PLC控制的八路搶答器程序設計[J].電工技術,2007(12).

[9] 韓滿林.用觸摸屏和PLC實現四人搶答器的控制設計[J].電子工程師,2007(12):77-79.

[10] 夏江濤.八路搶答器的PLC程序設計[J].安陽工學院學報,2007(2):32-34.