可编程控制器在智能多路抢答器中的应用

张国峰

摘要：针对抢答器制作过程复杂，可靠性低等问题，设计了一种智能抢答器。以SIMATIC S7-1200为主控制器，成功抢答选手编号通过共阴极数码管显示，系统启动及复位采用按键控制。该抢答器具有上电初始化、抢答自锁和互锁控制、数字集成电路组成、抢答功能健全，作为一种全新的智能多路抢答器，可以使得比赛更加公平、合理、且运行稳定、操作方便。

关键词：智能抢答器;S7-1200;数码管;抢答自锁

0 引言

本文介绍一种以SIMATIC S7-1200为核心控制器的四路抢答器系统，该系统在传统抢答器的基础上加以改进，能够使得比赛过程有条不紊，克服传统抢答器可靠性不高的缺点，更加公平、合理。

1 框架组成

SIMATIC S7-1200 作为主控制器的四路抢答器，共包含一个出题按钮、一个复位按钮、四个抢答按钮，还外接了一个七段数码管，实时显示抢答选手编号。可实现如下要求：

（1）抢答器可同时供四位选手参赛，每个竞赛台均设有一个抢答按钮。

（2）主持人控制台处设有出题按钮以及复位按钮，用来控制选手开始答题和抢答系统的复位。

（3）抢答器能实时锁存抢答成功选手编号，并显示到数码管上。主持人按下抢答键，如果选手抢答成功，选手编号立即被锁存，并显示到七段数码管，同时禁止其他选手再进行抢答。

（4）主持人按下开始抢答按钮后，抢答指示

灯会以一定的频率开始闪烁，示意选手开始抢答。如果参赛选手在主持人按下开始抢答按钮前已经抢答，则抢答无效，系统还是会锁定主持人按下开始抢答按钮后第一个抢答到的选手。

（5）抢答过程呈现周期性。当主持人按下复位按钮后，将清除数码管上的数字，同时复位系统状态，为下一轮抢答做准备。

2 框架硬件系统

2.1数码显示

7段数码管组合显示十进制0～9以及十六进制A～F。系统只需显示数字0～3来显示4位参赛选手的编号。本文采用共阴极数码管，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就会被点亮，为低电平时，就不亮。

2.2 I/O分配

本文共用到6个输入触点I0.0～I0.3、I1.0及I1.1，8个输出线圈Q0.0～Q0.6、Q1.0。其中，I0.0～I0.3为0～3号参赛选手面前相对应的输入触点，I1.0为出题触点，I1.1为系统的复位触点;Q0.0～Q0.6输出线圈接7段数码管，Q1.0接出题指示灯。PLC的I/O接线图如图1所示。

3 框架软件系统

3.1初始化、开始及复位控制

上电时，初始化所有标志位。当主持人按下开始抢答按钮，建立开始抢答标志位。按下复位按钮后，清除中间标志位，为下次开始抢答做准备。M10.0为首次扫描位，在启动组织块完成后的第一次扫描期间内，该位为1。利用首次扫描位，可实现系统状态的复位功能，清除掉M1.0开始的5个状态标志位，Q0.0开始的8个输出线圈。I1.0为开始抢答按钮，建立开始抢答标志位。I1.1为复位按钮，复位M1.0开始的5个状态标志位。

3.2选手抢答

采用经典的“起保停”控制电路。四位参赛选手抢答成功，分别建立四个不同的抢答标志位M1.0～M1.3。采用互锁程序，只要有一位选手抢答成功，其他选手就不能继续抢答。可以防止抢答现场出现多人抢答成功的混乱局面。I0.0为1号选手抢答按钮端，M1.1～M1.3为2～4号选手抢答成功标志位，M2.0为开始抢答标志位。只有当主持人按下开始抢答按钮后，其他选手还未曾抢答，1号选手方可抢答成功。

3.3答题指示灯控制及数码管显示

SIMATIC S7-1200可用来产生0.1 s、0.2 s、0.4 s等8种不同周期的方波信号，选手抢答成功，相应的M1.0～M1.3标志位会有信号，根据M1.0～M1.3四个不同标志位的状态，再用七段数码管显示1～4不同的选手编号。M2.0为开始抢答标志位，M0.5为系统内部1Hz周期信号，Q1.0为出题指示灯。主持人按下开始抢答按钮，开始抢答标志位M2.0有效，若4位参赛选手均未按下抢答按钮，则出题指示灯Q1.0会以1 s的周期闪烁，直到有一位选手抢答成功。M1.1為2号选手抢答标志位，M1.2为3号选手抢答标志位，这两位选手编号的显示，均需要点亮7段数码管的“a”字段。

4 结论

本文主要介绍了SIMATIC S7-1200系列PLC的四路抢答器控制系统。通过按钮SB0控制输入端子I1.0进而控制抢答系统的开始;开始抢答后，出题指示灯Q1.0会以1 s的周期闪烁;闪烁期间，选手可按下抢答按键I0.0～I0.3进行抢答，只要有一位选手抢答成功，其他选手就不能抢答，并通过控制七段数码管Q0.0～Q0.6来显示抢答成功的选手编号;通过按钮SB9控制输入端子I1.1来完成抢答系统的复位功能，清除一切系统状态，开启下一轮抢答。本文所介绍的控制系统性能稳定，使用方便，可广泛用于各种比赛抢答系统。