PLC應用于知識競賽的控制設計

王翠平

摘 要：本文介紹基于西門子S7-200型PLC對知識競賽搶答器的控制，闡述了控制方案。實現(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、PLC的應用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術的不斷更新。本文采用西門子（Siemens）公司生產(chǎn)的S7-200型PLC作為核心控制器進行四路搶答器系統(tǒng)的設計，并且設計出了系統(tǒng)結構圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時根據(jù)知識競賽搶答器的控制要求和特點，確定PLC 的輸入輸出分配，并進行現(xiàn)場調(diào)試。 該設計編程簡單，容易理解掌握，且工作穩(wěn)定可靠?？傮w電路簡單，易于制作。

關鍵詞：PLC；搶答器；梯形圖；程序

1 PLC的基礎知識

1.1 概述

可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(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，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱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)和話音信號的一種通信方式。迄今，PLC技術已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在技術發(fā)展的各個階段，電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了不同的應用。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）的各個領域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崝?shù)率不斷提高?，F(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甚至達到100Mbps和200Mbps的高速率，傳輸距離可達300米。在中壓配電網(wǎng)傳輸技術方面，高于10Mbps數(shù)據(jù)信號的設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：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道，要實現(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、配電網(wǎng)結構、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

1.3 PLC的結構

PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結構基本上與微型計算機從結構上分，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）競賽者若要回答主持人所提問題時，須搶先按下桌上的搶答按鈕；

2）綠色指示燈亮后，須等主持人按下復位按鈕SB2后，指示燈才熄滅；

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

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

5）在競賽者搶答成功后，應限定一定的時間回答問題，根據(jù)題目難易可設定時間（如2 min）；

當主持人打開SB7開關后記時開始，如果競賽者在回答問題時超出設定時限，則紅色指示燈亮并伴有聲音提示，競賽者停止回答問題。

3 系統(tǒng)軟件設計

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；

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

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會后（例如搶答者一搶到答題機會），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，表示答題時間到，應立即停止答題；

在答題結束或答題時間到后，主持人應按下復位摁鈕，為下一輪答題做好準備。

3.2 外部接線圖

外部接線如圖所示：

4 適當擴展

如果給電路加入適當?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

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