维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第1期 (总第101期) 大众科技 DAZHONG KE J No.1,2008 (Cumulatively No.1 01) 用PLC程序设计的八路抢答器 胡育林 (浙江省宁海县技工学校,浙江宁海315600) 【摘要】文章介绍一种利用日本三菱公司生产的FX2N-32MR型PLC作为核心控制器的八路抢答器系统,并且给出了系 统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。 【关键词】PLC;抢答器;梯形图;程序;设计 【中图分类号】TM571 6 【文献标识码】A 【文章编号】1008—1151(2008)01—0052—03 (一)引言 在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢 答器。目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器,但其中绝大 多数是早期设计的,采用模拟电路、数字电路或者模数混合 电路的产品。这些抢答器已相当成熟,但是随着功能增多, F A B G 电路也越复杂,并且成本偏高,故障率高,显示方式简单或 者没有,无法准确判断抢按按钮的行为,也不便于参数调节 及功能的升级换代。近年来随着科技的飞速发展,单片机、 PLC的应用正在不断地走向深入,同时带动传统的控制检测技 E C D ●H 图1八段数码管显示器 术的不断更新。可编程控制器是以微机技术为基础发展起来 的新一代控制装置,是实现自动化控制的理想工具之一,它 有着传统继电接触控制无法比拟的优点,因而在控制领域中 得到了广泛应用,若采用可编程控制器制作抢答器,则比用 逻辑电路和继电器制作的抢答器具有更多的优点,其结构简 单,抗干扰能力强,运行稳定可靠,定时准确,可方便地设 置定时时间,编程容易,功能扩展方便,修改灵活。本设计 2.系统结构 系统结构框图如图2所示。 就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,PLC 的性能优势必会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。 (二)系统设计要求及工作原理 1.设计要求 (1)抢答器同时为8组选手分别提供按钮,按钮分别为 PBO PB1、PB2 PB3、PB4、PB5、PB6 PB7: (2)设置一个复位按钮PB10,实现系统电路的复位,由 主持人控制; (3)当主持人打开启动开关SW1后,在设定时间T0内, 如果某组抢先按下抢答按钮,则驱动音效电路①发出声响, 指示灯L1亮,并且在8段数码管显示器(如图1所示)上显 示出抢答成功的组号,此时电路实现互锁,其它组再按下抢 答按钮为无效; 。 图2系统结构框图 3.主控制器 本系统的主控制器采用日本三菱公司生产的FX2N-321 ̄ 型PLC。该型PLC功能较强大,提供16个输入点和16个输出 点,继电器输出方式,均采用8进制编号。FLC编程可采用手 持式编程器或编程软件GX-Developer7.08中文版。三菱PLC (4)如果在时间T0内,无人应答,则驱动音效电路② 发出声响,指示灯L2亮,表示抢答者均放弃该题; (5)在抢答成功后,主持人打开限时开关SW2,启动定 时器,在设定的时间T1内回答有效,当到达设定时间T1时, 驱动音效电路③,指示灯L3亮,表示答题时间到。 的编程指令简单易懂且程序设计灵活,可采用梯形图或者指 令语言进行软件设计。 4.输入输出端子分配方案 三菱FX2N一32MR型PLC采用整体式结构,其控制单元提 供16个输入点,16个输出点。本系统需要11个输入点、13 个输出点,具体分配如表1所示。 【收稿日期】2007—1卜27 【作者简介】胡育林(1971一),男,浙江宁海人,宁海县技3-学校电工讲师,从事电工、电子教学和实习指导。 .52. 维普资讯 http://www.cqvip.com 袁1输入输出端子分配表 (三)软件设计 1.程序指令 程序指令如表2所示。 表2指令表 地址 指令 数据 地址 指令 数据 地址 指令 数据 0 LD XO00 57 ANI M7 ll5 LD TO l OR MO 58 AND X0ll ll6 ANI M8 2 ANI X0l0 59 OUT M4 ll7 OUT Y012 3 ANI M1 60 LD XO05 l18 OUT Y0l3 4 ANI M2 6l OR M5 ll9 LD X0l2 5 ANI M3 62 ANI X0l0 l20 OUT Tl 6 ANI M4 63 ANI Ml K600 7 ANI M5 64 ANI M2 l23 LD Tl 8 ANI 65 ANI M3 l24 OUT Y0l4 9 ANI M7 66 ANI M4 l25 OUT Y0l5 l0 AND X0ll 67 ANI MO l26 LD Ml ll OUT MO 68 ANI M6 l27 OR M2 l2 LD X0ll 69 ANI M7 128 OR M4 l3 OR Ml 70 AND X01l l29 OR M6 l4 ANI X0l0 7l OUT M5 l30 OR M7 l5 ANI MO 72 LD XO06 l3l AND M8 16 ANI M2 73 OR M6 l32 OUT  ̄000 l7 ANI M3 74 ANI X0l0 133 LD MO 18 ANI M4 75 ANI M1 134 OR Ml 19 ANI M5 76 ANI M2 l35 OR M2 20 ANI M6 77 ANI M3 l36 OR M3 2l ANI M7 78 ANI M4 l37 OR M6 22 AND X0ll 79 ANI M5 l38 OR M7 23 OUT M1 80 ANI MO l39 AND M8 24 LD XO02 8l ANI M7 140 OUT  ̄001 25 OR M2 82 AND X0ll l41 LD MO 26 ANI X0l0 83 OUT M6 142 OR M2 27 ANI M1 84 LD XO07 143 OR M3 28 ANI M2 85 OR M7 l44 OR M4 29 ANI MO 86 ANI X0l0 l45 OR M5 30 ANI M4 87 ANI Ml 146 OR M6 3l ANI M5 88 ANI M2 l47 OR M7 32 ANI M6 89 ANI M3 148 AND M8 33 ANI M7 90 ANI M4 149 OUT  ̄002 34 AND X0ll 9l ANI M5 l 50 LD Ml 35 OUT M2 92 ANI M6 1 51 OR M2 36 LD XO03 93 ANI MO l52 OR M4 37 OR M3 94 AND X011 l53 OR M5 38 ANI X010 95 OUT M7 1 54 OR M7 39 AN1 M1 96 LD X011 l 55 AND M8 40 ANI M2 97 OUT TO 1 56 OUT  ̄003 41 ANI MO K1O0 l57 LD Ml 42 ANI M4 100 LD XO00 1 58 OR M5 43 ANI M5 101 OR XO01 1 59 OR M7 44 ANI M6 102 OR XO02 160 AND M8 45 ANI M7 103 OR XO03 161 OUT  ̄004 46 AND X01l 104 OR XO04 l62 LD M3 47 OUT M3 105 OR XO05 163 OR M4 48 LD XO04 106 OR XO06 164 OR M5 49 OR M4 107 OR XO07 165 OR M7 50 ANI X0l0 l08 ANI TO 166 AND M8 51 ANI M1 109 OR M8 l67 OUT  ̄005 52 ANI M2 110 AND X0ll l68 LD M1 53 ANI M3 11l OUT M8 169 OR M2 54 ANI MO ll2 LD M8 170 OR M3 55 ANI M5 l13 OUT Y0l0 171 OR M4 56 ANI M6 l14 OUT Y0ll l72 OR M5 173 OR M7 174 AND M8 l75 OUT  ̄006 176 END 2.工作过程分析 (1)开始抢答前,主持人首先通过复位按钮PBIO(XOlO) 实现电路复位,在提问之后,打开选择开关SWl(XO11)P ̄动定 时器TO(本程序预设为lOs),通过修改下图所示的K值可以 预设不同时间。 (2)抢答限时内,当某一组抢先按下抢答按钮后,对应 的辅助继电器接通,同时切断其它抢答回路,实现互锁。如 PBO抢先按下,则XO00导通,辅助继电器M0接通,如下图3: 图3 辅助继电器M0接通,贝0其常闭触头M0断开,同时切断 M卜M7抢答回路,PB1-PB7再按下将不会起作用,如下图: 0 -) 0 -) 36 0 0 0 图4 .53. 维普资讯 http://www.cqvip.com
(3)抢答成功后,辅助继电器M8接通,常开触头闭合, 启动音效电路①(YO10)和指示灯L1(YOl1),同时利用内部 编码程序段控制输出点YOOO-YO06,输出驱动信号,驱动外部 数码显示器显示抢答成功的绢号。 瑚 r* 卜F一…二一—一1一i m 二二二二= 图5 数码管编码表如下 组号 (vooo) (YO01)a B (YOO2) (YOO3)C D (YO04)e (YOO5)f (YOO6)g 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 1 6 1 0 1 1 1 1 1 7 1 1 1 0 0 0 0 8 l 1 1 l l 1 1 l l t l目 粒 } ..54.. 图6 (4)如果在限时内无人抢答,则启动音效电路②(YO12) 和指示灯L2(YOI3),外部数码显示器无显示。 图7 (5)抢答成功后,主持人打开限时开关SW2(XO12),启 动定时器T1(本程序设为60s),修改K值可以设定不同时间, 当Tl计时结束,将启动音效电路③(YOI4)和指示灯L3(YO15) 提示回答时间到。 3.硬件连接图 本系统外部硬什连接方式如冈9斫 ? 图9 (下转第43页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 特征存在差异,而虹膜定位和特征提取算法又非常依赖于特 速度。由此,采用高效的特征提取方法如一些非线性特征提 定的灰度分布特征,因而,同一个虹膜识别算法很难成功地 取方法既保留虹膜尽可能多的信息,又能达到对数据降维的 应用于不同类型的虹膜图像。 效果是虹膜特征提取的关键。 (3)虹膜识别的速度很慢。虹膜识别中的特征数是相当 (4)虹膜识别技术研究 多的,具有大约266项可检测到的特征。小范围特定人群的 经定位、归一化和图像增强后的虹膜图像由于图像提取 虹膜识别(如公司内部的考勤机、机要部门的门禁)由于数 质量不高、定位不够精确或提取的特征不完全等各种原因, 据量小,此时,一般的模式分类方法理论上是可用的。但如 决定了虹膜图像的匹配大部分情况下只能采用一些模糊的识 果待识别的对象数量特别大(如银行的ATM机),识别的速 别方法,如神经网络、支持向量机等机器学习的方法。因此, 度将变慢到人们不可忍受的程度。 各种机器学习方法在虹膜识别方面的应用应是今后虹膜识别 2.主要发展方向 中一个重要的研究课题。 目前的各种虹膜识别系统由于自身的缺陷使它们远远不 (五)总结 能满足虹膜识别的需要,针对目前虹膜识别技术存在的各种 虹膜识别是目前生物识别技术中易操作、精度高、最有 缺陷,目前虹膜识别技术的主要研究方向有: 市场前景的技术。在虹膜识别技术逐渐步入实用阶段的过程 (1)虹膜图像提取设备的研究 中,我们不但要看到在这方面所取得的进步与发展,更要清 在虹膜图像提取设备设计过程中应考虑使系统采集到的 楚地认识到虹膜识别的发展趋势,提高系统人机接口的友好 图像质量免受杂光,距离等外来因素的干扰,掌握提高系统 性,降低采集设备的成本,以备更广泛,安全地应用于实践。 人机接口的友好性以及降低采集设备的成本这个虹膜识别技 本文从介绍虹膜识别技术的应用出发,重点分析了目前虹膜 术的发展趋向。 识别系统的主要步骤及其关键技术,概括了虹膜识别技术的 从硬件方面,可以设计景深较大的光学镜头组,引入自 发展近况,提出了目前存在的主要问题及其以后的发展方向。 动变焦技术和辅助定位技术来提高系统的易用性;从软件方 面,可以利用超分辨率技术和图像增强技术来提高图像质量, 通过语音提示或者视频的方式提醒用户配合采集设备。在安 【参考文献】 全级别要求较高的应用环境中,虹膜图像的活体检测也是一 【1】J.Daugman.High confidence personal identiifcaiton by rapid 个重要的方面,防止假冒者盗用他人的虹膜图像。 video analysis of iris texture[J].The IEEE 1992 International (2)虹膜数据库的建立与虹膜图像的标准化 Camahan Conference On Security Technology, Atlanta, 目前,具有国际标准的可共享资源的大型虹膜数据库亟 USA,1992:50-60. 待建立。同时,为了规范虹膜图像的数据格式,统一硬件提 【2】J.G.Daugman.High confidence Visual Recongnition of 供商、软件开发商和系统集成商之间的数据接口,促进各种 Pesrons by a Test of Statisitcal Independence[『1.IEEE 计算机应用之间的数据共享,方便研究人员之间的交流,支 TransacationS on pattern analysis and machine inteUigence, 撑虹膜识别产品的评测,应该尽早投入力量开展虹膜识别标 1993,Vo1.15,No22:1148-1161. 准化方面的工作。 【3】Richard P.Wildes.Iris Recognition:An emerging biometric technology[J].The proceedings ofthe IEEE.1997,Vo1.85, (3)虹膜特征的提取研究 No.9:1348-1363. 在以往常采用简单的分解虹膜纹理图像低频部分来提取 【4】 Richard P.Wildes,Jnae c.Asmuth,KeithJ.Hanna,Stephen 虹膜纹理特征的方法中,很大可能会丢失中频,高频部分的 c.Hsu,Raymond J.Kolczynski,James R.Matey,Sterling 特征信息。所以,提取出来的特征数就相对较少,不利于后 E.Mc Bride.Automated,noninvasive iris recognition system 期进行有效的分类识别。如果采用对所有子带进行分解的完 and method【C】.US Patent 5572596.1996. 全树形结构小波分解的方法,虽能提取出虹膜纹理图像的大 【5】马力.基于虹膜身份识别的身份鉴别方法研究[D】.中国科 部分特征信息,但是势必增加计算量,影响后期分类识别的 学院自动化所博士学位论文,2003:31,32,38. yZZZZZZZ ZZZZ ZZ ZZZZZZZZZZZZZZZ ZZZ ZZ z z ZZ (上接第54页) 等多种地方。 (五)讨论 本抢答器系统可以通过修改程序方便地调整设置时间, 在线监视系统的工作状态。显示部分采用控制器内部编码方 【参考文献】 式输出控制信号驱动外部数码显示器件,也可以外部连接编、 I1】史国生.电气控制与可编程控制器技术【M】.北京:北京化工 译码器件实现,并且可以采用适当的输出信号驱动其它类型 工业出版社.2004. 的显示器件。如果对外部电路稍加修改,或者在系统程序中 【2】王兆义.小型可编程控制器实用技术【M】.北京:机械工业出 加入分支,可以把八路抢答器改为更多路的抢答器。如果去 版社,2002. 除系统中的互锁和限时功能,可以把抢答器改为呼叫器,能 【3】戴一平.可编程序控制器技术【M】.北京:机械工业出版社, 够用在医院病房、宾馆客房、写字楼办公室、工厂生产车间 2r)f)5 .43.