技师论文(抢答器)
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国家职业资格统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）《三星智力快车》抢答系统控制姓名：身份证号：准考证号：所在省市：所在单位：《三星智力快车》抢答系统控制一、引言《三星智力快车》是中国中央电视台少儿频道的一个节目。
是目前中国最权威的智力竞赛节目，自开播以来它就以比赛的公平性、竞争的激烈性、知识的权威性在中国同类竞赛中独占鳌头，深受电视观众欢迎，特别是在中学生当中具有极高的人气。
《三星智力快车》这档节目以抢答为主，准确、公正、直观地判断出第一抢答者。
本文提出了一种新的控制方法--用触摸屏和PLC(可编程逻辑控制器)实现抢答器的控制。
与一般的控制方法相比，运行更加可靠，操作更加直观，更适合于高档的场合。
本文以汇川IT5070E型触摸屏和汇川H2U型PLC控制6路抢答器为例，介绍具体的实现方法。
关键词：PLC控制抢答控制显示灯显示触摸屏控制二、抢答器的简介及分类抢答器在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。
通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。
一般抢答器由单片机以及外围电路组成，分为八路十路等不同，八路和十路的差别是，抢答器背面的接口有几组，和外形没有关系。
抢答器可以通过单片机、PLC、数字电路等实现。
抢答器分类大体可归结为：（1）电子抢答器电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。
多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。
非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。
语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。
（2）电脑抢答器电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。
无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。
无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。
有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑在和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。
三、触摸屏触摸屏是一种智能化操作部件，是极富吸引力的全新多媒体操作装置，用户只要用手指轻轻地触摸显示屏上的图符或文字就能实现对设备操作，可显示设备运行状况和运行参数，还可以随时修改设备运行模式、设定运行参数。
触摸屏的出现至今只有短短几年时间就已证明，触摸屏可以取代过去设备的操作面板和指示仪表。
触摸屏的基本原理是: 用户用手指或其他物体触摸触摸屏时, 所触摸的位置(以坐标形式)被触摸屏控制器检测, 并通过串行通信接口送到计算机或PLC 的CPU, CPU 将此坐标和触摸屏上的各个图形对象(代表特定的信息)的坐标相对比, 从而确定输入的信息。
触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡) 和触摸检测装置两个部分。
触摸屏控制器(卡) 的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息, 并将它转换成触点坐标, 再送给计算机或PLC 的CPU, 它同时能接收CPU 发来的命令并加以执行, 例如直观动态地显示开关量和模拟量。
触摸检测装置一般安装在显示器的前端, 主要作用是检测用户的触摸位置, 并传送给触摸屏控制器(卡)。
触摸屏的类型: 电阻式、电容式、红外线式、表面声波式。
其中使用最多的为电阻式HMI。
本文同样使用的是电阻式HMI，利用压力感应进行控制。
触摸屏的特点:1）触摸屏的画面可以根据自己喜好自由选择，包括背景的颜色、指示灯样式和尺寸、按钮的样式和尺寸等等。
2）触摸屏的画面设置的按键的尺寸和数量可任意选择，可对应下位机的各个按钮。
3）可以用触摸屏的软元件去代替传统的手工按钮，节省了设备的空间。
4）触摸屏直观反映选手的按键状态，做到实时监控。
5）在修改程序方面，HMI只需要修改对应元件的大小和简单的通信协议，便可实现相应的动作，与传统的的物理按钮相比，更加省时省力。
6）触摸屏的稳定性要远远高于传统的物理按钮。
7）汇川触摸屏软件Inovance InoTouch Editor还可以实现离线仿真。
四、抢答器的系统控制1、设计要求设计一个6个参赛组的抢答器。
6组选手用6个按钮抢答，主持人通过触摸屏监控比赛的进行。
抢答器的功能如下:1)比赛开始, 主持人要按一次触摸屏上的复位按钮, 使所有参赛组的显示均灭。
2)主持人开始读题，说“开始答题！”并按下开始按钮，当开始灯(绿灯) 亮之后, 才允许参赛组进行抢答。
3)比赛开始后, 如果参赛组在开始灯(绿灯)亮之前按下按钮进行抢答, 则视为抢答违规。
此时, 蜂鸣器以1次/ s的频率鸣叫, 数码管显示参赛组的序号, 同时, 触摸屏显示违规组号及抢答违规信号。
4)比赛开始后, 如果参赛组在开始灯(绿灯)亮之后按下按钮进行抢答, 数码管显示先抢到的参赛组的序号, 同时, 触摸屏显示答题组号及答题信号, 然后主持人请此参赛组回答问题。
5)为了控制比赛时间, 回答问题必须在20 s内完成, 超时按错误论处。
当时间进行到10 s时, 红灯亮,提示抢答者"抓紧时间"; 当时间进行到20 s时, 红灯亮, 同时蜂鸣器不间断地鸣叫, 提示抢答者“答题超时”, 同时, 触摸屏显示“答题超时”信号及“答题超时”组号。
2、软硬件设计根据系统的控制要求, 综合控制点数, 本装置选择汇川H2U型PLC, 它特别适合于小型单机且仅需要开关量控制的普通设备。
触摸屏选用汇川IT5070E型图形操作终端, 它是基于PLC 的软硬一体人机界面, 能以图形界面方式实现各种工作状态的显示, 并具有使用方便、人机对话界面友好、组态技术易掌握、与PLC 可进行良好通信的功能。
汇川IT5070E型触摸屏含有两个通信接口: RS-232C 接口, 与装有专用画面制作软件的计算机通信(上载、下载画面) ; RS-422 接口, 与PLC 通信(通过画面实时监控PLC 的运行)。
3、触摸屏画面设计本文中的触摸屏操作画面是用汇川公司专用的画面制作软件Inovance InoTouch Editor 制作的。
为了达到用触摸屏操作画面实时监控PLC 运行的目的, 必须将操作画面中的图形对象与PLC 中的编程软器件联系起来。
触摸屏操作画面的组态如表1所示。
根据表1所制作的触摸屏操作画面如图1所示。
表1 触摸屏操作画面的组态表图1 触摸屏操作画面触摸屏操作画面制作完成后, 再通过计算机的RS-232C 串行通信口将操作画面下载到触摸屏中。
4、 PLC硬件配置4. 1 PLC的I /O 分析a) 输入端: 主持人开始和复位按钮由触摸屏操作画面中的开始和复位触摸键代替, 不占PLC 的输入点; 6个参赛组共6个抢答按钮, 因此, PLC 应该配置6个输入点。
b) 输出端: 采用1个共阴极的七段数码管(见图2)显示参赛组的序号, 七段数码管直接由PLC输出端驱动, 占7个输出点; 再加上1个绿灯、1 个红灯、1个蜂鸣器共3个负载, 因此, PLC 应该配置10个输出点。
另外, PLC 与触摸屏之间只要连接专用的通信电缆便可以。
图2 七段数码管4. 2 PLC的I /O 地址分配表输入输出分配表介绍了PLC输入输出口与实际的抢答器的对应关系，在表中以了解到PLC各个输入输出口对实际抢答器的对应控制情况。
1)输入地址分配:X1: 1#抢答者按钮SB1; X2: 2#抢答者按钮SB2;X3: 3#抢答者按钮SB3; X4: 4#抢答者按钮SB4;X5: 3#抢答者按钮SB5; X6: 4#抢答者按钮SB6;2)输出地址分配:Y0: 七段数码管a段; Y1: 七段数码管b段;Y2: 七段数码管c段; Y3: 七段数码管d段;Y4: 七段数码管e段; Y5: 七段数码管f段;Y6: 七段数码管g段; Y7: 蜂鸣器HA;Y10: 绿灯L1; Y11: 红灯L2。
4. 3 PLC的外部接线PLC外部接线图显示了实际中的抢答器与PLC输出口的连接关系。
如图3所示：5、软件设计5. 1 工作流程根据控制要求, 绘制抢答器的工作流程图。
如图4所示。
图4 抢答器的工作流程图5.2 程序设计1) 设计方案根据抢答器的控制要求和工作流程图, 可知抢答器的特点是: 显示先抢答者的信息, 同时屏蔽后抢答者; 属于顺序步进控制。
因此, 应该选用选择性分支结构复合循环结构的顺序功能图来编程。
2) 状态继电器S分配S0: 初始状态; S10: 开始状态;S11: 第1组违规状态; S12: 第2 组违规状态; S13: 第3组违规状态; S14:第4组违规状态; S15:第5组违规状态; S16:第6组违规状态;S17: 第1组答题状态; S18: 第2组答题状态; S19: 第3组答题状态; S20: 第4组答题状态; S21: 第5组答题状态; S22: 第6组答题状态。
3) 七段数码管显示程序设计显示“1”: 输出Y1、Y2;显示“2”: 输出Y0、Y1、Y3、Y4、Y6;显示“3”: 输出Y0、Y1、Y2、Y3、Y6;显示“4”: 输出Y1、Y2、Y5、Y6。
显示“5”: 输出Y0、Y2、Y3、Y5、Y6;显示“6”: 输出Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6;4) 顺序功能图程序顺序功能图程序如图5所示。
图5 抢答器的顺序功能图程序6、设计方案的论证与比较与普通抢答器相比，本作品有以下几方面的优势：（1）具有PLC控制的功能。
（2）具有定时功能。
（3）用触摸屏对抢答器工作过程控制进行实时监控。
技师论文10五结束语基于触摸屏与PLC通信。
利用触摸屏设计抢答器这种技术，不仅可以节省PLC 的I／O点、省略传统的按钮、按键和指示灯等。
减少布线，提高控制系统的运行可靠性，触摸屏还具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。
提高控制系统的运行可靠性，而且可以在短时间完成友好、直观、实用的触摸屏监控画面，因此以后触摸屏一定会有广泛的应用。
六、致谢本文撰写过程中，非常荣幸得到了王建军主任和黄凯频老师的热心指导，并对本文提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心的感谢！七、参考文献1、《PLC原理及应用技术》高等教育出版社 2006年作者：汤自春2、《电子技术试验与课程设计》机械工业出版社 2005年作者：毕满清3、《电子线路课程设计》电子工业出版社 2004年作者：陈晓文4、《电子技术常用器件应用手册》机械工业出版社 2004年作者：陈汝全5、《变频器、PLC及触摸屏综合应用技术》机械工业出版社 2009年作者：岳庆来。
