李鵬輝

（徐州生物工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 徐州 221006）

1 引言

建國(guó)60周年之際，為了激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷，學(xué)校辦公室組織黨史知識(shí)競(jìng)賽。鑒于學(xué)生活動(dòng)經(jīng)費(fèi)有限，調(diào)研了市場(chǎng)上搶答器的價(jià)格和以前所買搶答器使用時(shí)的效果，感覺(jué)價(jià)格太高，現(xiàn)場(chǎng)的使用效果也不令人滿意，經(jīng)校辦研究，讓機(jī)電系教師帶領(lǐng)學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作比較實(shí)用的搶答器。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的一臺(tái)三菱FX-32MR型PLC，教師帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)了一款基于PLC的6路搶答器供學(xué)生進(jìn)行各種知識(shí)競(jìng)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(fā)光顯示及答題計(jì)時(shí)等功能，同時(shí)編程簡(jiǎn)單，易于制作，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，實(shí)用價(jià)值較高，受到使用者、觀眾和評(píng)委的一致好評(píng)。

2 可行性分析

經(jīng)濟(jì)上分析，如果到市場(chǎng)上購(gòu)買功能較強(qiáng)、效果較好的搶答器，價(jià)格一般在5000元人民幣以上，質(zhì)量好的甚至在1萬(wàn)元，學(xué)校學(xué)生活動(dòng)經(jīng)費(fèi)很有限，不能接受。根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有專業(yè)機(jī)電一體化，完全有能力自己設(shè)計(jì)出物美，價(jià)廉滿足要求的搶答器。當(dāng)前搶答器的技術(shù)種類有很多種，經(jīng)比較用PLC進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制準(zhǔn)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(jìng)賽搶答器的搶答方案。學(xué)校機(jī)電系實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有PLC，不需要另外購(gòu)買，只要購(gòu)買相關(guān)導(dǎo)線、搶答按鈕、燈具和蜂鳴器等材料，總計(jì)只需支出約100元人民幣。技術(shù)上，不需要太復(fù)雜的編程，學(xué)生完全可以編出，這樣還能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，所以不論從經(jīng)濟(jì)上還是從技術(shù)上，都是完全可行的[2]。

3 系統(tǒng)控制要求

（1）競(jìng)賽共設(shè)6個(gè)組，每個(gè)參賽組擁有常開(kāi)按鈕各一，分別設(shè)為SB1-SB6，各一盞信號(hào)燈。

（2）主持人控制臺(tái)設(shè)有開(kāi)始搶答按鈕一個(gè)，復(fù)位按鈕一個(gè)，開(kāi)始搶答信號(hào)燈一盞，報(bào)警用蜂鳴器一個(gè)。

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

（4）當(dāng)主持人按下復(fù)位按鈕響應(yīng)后，燈熄滅，參賽選手開(kāi)始回答問(wèn)題。

（5）在主持人還沒(méi)宣布“開(kāi)始”，沒(méi)有按下“搶答開(kāi)始”按鈕，開(kāi)始信號(hào)燈沒(méi)亮，參賽選手就提前搶答，該組燈亮且主持人控制臺(tái)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，主持人根據(jù)現(xiàn)象可判斷哪組違規(guī)搶答，作出相應(yīng)的判罰。

（6）主持人按下復(fù)位按鈕后，所有信號(hào)都消失，開(kāi)始下一題搶答。

從控制要求看，控制不復(fù)雜，可以說(shuō)很簡(jiǎn)單，用PLC技術(shù)很容量實(shí)現(xiàn)該搶答功能[8]。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

先做8個(gè)安裝盒，可以是木質(zhì)，成本低，易于安裝，也比較安全，再根據(jù)需要打好相應(yīng)尺寸孔，然后在上面安裝相應(yīng)的設(shè)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(jié)構(gòu)，提供了24個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，本系統(tǒng)共使用了8個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，因此該型號(hào)的PLC完全能滿足控制要求，并且還有預(yù)留端口，便于今后再進(jìn)行擴(kuò)展[7]。

表1

工作過(guò)程分析：主持人宣布搶答開(kāi)始，按下開(kāi)始按鈕，Y 000輸出信號(hào)，Y 007就不會(huì)有輸出，也就是報(bào)警用蜂鳴器不會(huì)發(fā)出聲音。當(dāng)某一參賽組按下自己的搶答按鈕后，該按鈕對(duì)應(yīng)的內(nèi)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(shí)燈1亮；且內(nèi)部輔助繼電器Y 1-Y 6互鎖，一個(gè)接通時(shí)，其他5個(gè)都斷開(kāi)；當(dāng)主持人按下復(fù)位按鈕SB0時(shí)，所有內(nèi)部輔助繼電器失電，燈熄滅；若主持人還沒(méi)發(fā)出開(kāi)始搶答指令，就有參賽組開(kāi)始按按鈕，提前搶答，不論哪組搶答，Y 007就會(huì)有輸出，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，主持人按復(fù)位后蜂鳴器停止。

PLC控制的輸入、輸出接線圖見(jiàn)圖1[5]。

圖1

5 編程界面（見(jiàn)圖2）

圖2

6 結(jié)論

對(duì)有機(jī)電專業(yè)的學(xué)校來(lái)說(shuō)，PLC是自動(dòng)化系統(tǒng)不可少的設(shè)備之一，因?qū)W?，F(xiàn)有PLC，故不需額外購(gòu)買，只要編制一下程序，買一些導(dǎo)線、燈泡、按鈕、蜂鳴器之類的耗材，費(fèi)用不會(huì)超過(guò)200元人民幣，很是劃算。本搶答器控制系統(tǒng)僅設(shè)計(jì)了6路，當(dāng)參賽隊(duì)多于6組時(shí)，可在現(xiàn)有程序基礎(chǔ)上適當(dāng)修改即可滿足要求，還可適當(dāng)增加設(shè)備，即可滿足不同的場(chǎng)景，總之，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，程序簡(jiǎn)潔易懂，基本能滿足學(xué)生各種知識(shí)競(jìng)賽的需求。

[1] 劉紅平.PLC在知識(shí)競(jìng)賽搶答器中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2007(28):40-41.

[2] 胡育林.用PLC程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)[J].科學(xué)時(shí)代,2007(11).

[4] 沈德強(qiáng).智能搶答器設(shè)計(jì)與制作[J].商情,2007(11):121.

[5] 王青萍.八路智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)[J].湖北教育學(xué)院學(xué)報(bào),2007(8):65-67.

[6] 何強(qiáng).四路搶答器的PLC程序設(shè)計(jì)[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005(9):68-70.

[7] 李祥,周海濤.PLC程序設(shè)計(jì)在六路搶答器中的應(yīng)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(shè)計(jì)[J].電工技術(shù),2007(12).

[9] 韓滿林.用觸摸屏和PLC實(shí)現(xiàn)四人搶答器的控制設(shè)計(jì)[J].電子工程師,2007(12):77-79.

[10] 夏江濤.八路搶答器的PLC程序設(shè)計(jì)[J].安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào),2007(2):32-34.