PLC應(yīng)用于知識(shí)競(jìng)賽的控制設(shè)計(jì)

王翠平

摘 要：本文介紹基于西門子S7-200型PLC對(duì)知識(shí)競(jìng)賽搶答器的控制，闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)、PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新。本文采用西門子（Siemens）公司生產(chǎn)的S7-200型PLC作為核心控制器進(jìn)行四路搶答器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時(shí)根據(jù)知識(shí)競(jìng)賽搶答器的控制要求和特點(diǎn)，確定PLC 的輸入輸出分配，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 該設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單，容易理解掌握，且工作穩(wěn)定可靠。總體電路簡(jiǎn)單，易于制作。

關(guān)鍵詞：PLC；搶答器；梯形圖；程序

1 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 概述

可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。

1.2 PLC的工作原理

PLC（Power Line Communication）即電力線通信是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。迄今，PLC技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在技術(shù)發(fā)展的各個(gè)階段，電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了不同的應(yīng)用。在高壓輸電網(wǎng)（35kV以上）、中壓輸電網(wǎng)（10kV-35kV）以及低壓（10kV以下）的各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崝?shù)率不斷提高。現(xiàn)階段，在低壓配電網(wǎng)上傳輸數(shù)率已由1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、24Mbps、45Mbps甚至達(dá)到100Mbps和200Mbps的高速率，傳輸距離可達(dá)300米。在中壓配電網(wǎng)傳輸技術(shù)方面，高于10Mbps數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)想和方案也日益引起人們的重視并開發(fā)成功。

PLC的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

1.3 PLC的結(jié)構(gòu)

PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

相同如圖所示：

2 搶答器系統(tǒng)工作原理

2.1 控制要求

1）競(jìng)賽者若要回答主持人所提問題時(shí)，須搶先按下桌上的搶答按鈕；

2）綠色指示燈亮后，須等主持人按下復(fù)位按鈕SB2后，指示燈才熄滅；

3）如果競(jìng)賽者在主持人打開SB1開關(guān)10s內(nèi)搶先按下按鈕，則該搶答者后面的綠燈亮，以示競(jìng)賽者得到一次幸運(yùn)的機(jī)會(huì)；

4）如果在主持人打開SB1開關(guān)10s內(nèi)無人搶答，則必須有聲音警示，同時(shí)紅色指示燈亮，以示競(jìng)賽者放棄該題；

5）在競(jìng)賽者搶答成功后，應(yīng)限定一定的時(shí)間回答問題，根據(jù)題目難易可設(shè)定時(shí)間（如2 min）；

當(dāng)主持人打開SB7開關(guān)后記時(shí)開始，如果競(jìng)賽者在回答問題時(shí)超出設(shè)定時(shí)限，則紅色指示燈亮并伴有聲音提示，競(jìng)賽者停止回答問題。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 工作過程

1）在主持人宣布開始，并且按下開始按鈕后保持M0.1自鎖，使得常閉觸角和常開觸角互換，使得搶答搶答功能啟動(dòng)；

2）在主持人按下開始后T33開始工作，等到10S后，紅燈亮且警報(bào)響起后，表示搶答者自動(dòng)放棄答題；

3）在主持人按下開始后T33開始工作，等到10S后，有搶答者搶答，則T33斷開在搶答者搶到答題機(jī)會(huì)后（例如搶答者一搶到答題機(jī)會(huì)），則Q0.1工作即綠燈工作，那么其余搶答者就不能繼續(xù)搶答題目；

4）搶答成功后，主持人按下I0.6使得T37開始工作，在Q0.5、Q0.6開始工作時(shí)，表示答題時(shí)間到，應(yīng)立即停止答題；

在答題結(jié)束或答題時(shí)間到后，主持人應(yīng)按下復(fù)位摁鈕，為下一輪答題做好準(zhǔn)備。

3.2 外部接線圖

外部接線如圖所示：

4 適當(dāng)擴(kuò)展

如果給電路加入適當(dāng)?shù)木帯⒆g碼器件，就可以將紅、綠燈指示變?yōu)橹庇^的數(shù)字顯示，對(duì)外圍電路稍加修改，就可以變成多路多人搶答器，如六路或十路等，改為多路多人搶答器，可以在梯形圖中再加入兩路或六路分支即可。去掉程序中的互鎖和搶答限時(shí)功能，可以將搶答器改成呼叫器，可以用在醫(yī)院的病房、工廠的車間等多種地方。

參考文獻(xiàn)

[1]陳宇。可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧[M]。廣州：華南理工大學(xué)出版社，2006。

[2]彭利彪，徐耀生，王芯。可編程控制器原理及應(yīng)用[M]。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007。

[3]鄧則名。電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.