PLC在四路抢答器控制系统中的应用

    一、控制要求

    用PLC构成一个四路抢答器系统并编制控制程序，抢答器的输出用一个七段数码管和一个蜂鸣器作指示，输入用四个不带自锁功能按钮开关。功能要求：任何一路抢先按下面前的抢答按钮时，七段数码管显示器能及时显示出该组的编号并使蜂鸣器发出提示音响，同时连锁抢答器，使其他组的抢答按键无效，抢答器设有复位开关，只有复位以后才能进行新一轮的抢答。

    七段数码管是由七段发光二极管LED拼合起来显示数字0～9，如图7-1所示（其中小数点段的LED在该系统中无需点亮，可以不予连接）。要显示0～9中的不同数字就必须根据不同情况点亮不同段的LED发光以达到上述目的。

    图7-1    七段数码管示意图

    二、I/O地址分配

    通过对以上控制要求的分析不难得知，要显示四个抢答组的编号“1～4”，这四个数码必须由不同的笔画段组合显示，而且每个笔画段都有可能要用到，因此，除了小数点“dp”以外的a～g段都要接PLC的输出端，以便能够受PLC及其内部程序的灵活控制而显示出所需的数码符号，如表7-1所示。所以该项目中必须由PLC提供8个输出端子来控制数码管的7个笔画段和蜂鸣器。同样，由于有4路抢答信号和1路复位信号必须送入PLC内部进行逻辑处理，因此必须由PLC提供5个输入端子来接收各路抢答信号和复位信号。根据对以上输入/输出端子的分析即可得到PLC的I/O地址分配表，如表7-2所示。

    表7-1    七段数码管显示“0～9”字符时对应的真值表

    表7-2    基于PLC的抢答器控制系统I/O分配表

    此外由于数码管的某一个笔画段不是某一字符专用，而是可能被“0～9”字符中每一个共享用，由表7-1和图7-2不难看出，要显示“1～4”个字符，数码管的“a～g”段都被用到了，而且每个字符都是由七个笔画段根据需要拼合而成的，因此编程时不可能用一个抢答按钮去控制一个笔画段，也不可能用一个抢答按钮去控制一个完整的字符显示，而必须先将抢答按钮信号由先用中间继电器记忆起来下来（由点动变长动），然后再用该信号去驱动相应的笔画段以拼合显示出所在抢答路数的编号来，下面将用到的PLC中间继电器列表，如表7-3所示。

    图7-2    “1～4”字符显示示意图

    表7-3    基于PLC的抢答器控制系统中继（内部继电器）分配表

    三、绘制接线图

    在分析了以上控制要求及I/O分配表之后，根据I/O地址绘制出用PLC控制满足控制功能要求的抢答器硬件接线图，如图7-3所示。

    图7-3    PLC抢答器控制系统硬件接线图

    四、编制梯形图程序及指令表

    分析图7-2所示的“1～4”字符不难看出，“2”、“3”两个字符中存在“a”笔画段，因此输出控制“a”笔画段的10.01必须既受第二组抢答信号控制，也受第三组抢答信号控制。“1”、“2”、“3”、“4”四个字符中均有“b”笔画段，因此控制显示“b”笔画段的10.02必须能够受到第一至第四组抢答信号的控制。“c”笔画段则出现在“3”、“4”两个字符中，因此控制“c”笔画段显示的10.03必须能够受到第三、第四两路抢答信号的控制，依此类推。即可得到控制该抢答器的梯形图程序如图7-4所示。

    图7-4    PLC抢答器梯形图及指令表程序

   (a)梯形图；(b)指令表

    下面以程序动态运行图来说明上述梯形图程序的运行过程，如图7-5所示。

    图7-5    PLC抢答器梯形图程序动态运行图

   (a)工作流程图；(b)第1路抢答成功；(c)所有输出复位，为下轮抢答做准备；(d)第2路抢答成功；(e)第3路抢答成功；(f)第4路抢答成功

    当主持人或裁判按下PLC外接的复位按钮SBO时，所有中间继电器的线圈能流被切断，使相应中继线圈失电并解除自锁，它们对应的常开触点分断以切断控制相应笔画段的输出继电器的能流使其失电，并使它们对应的硬触点分断，切断蜂鸣器和数码管对应笔画段发光二极管的电流使其熄灭。

    其他各路的抢答工作过程同第一路抢答原理完全类同，具体如图7-5所示。

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