[摘 要]
通過(guò)應(yīng)用PLC響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，發(fā)揮PLC信息捕捉鎖定功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)就近報(bào)靶、顯示彈著點(diǎn)，隨時(shí)為修正射擊誤差提供依據(jù)。文中對(duì)PLC多個(gè)輸出負(fù)載采用矩陣處理方式，減少了I/O點(diǎn)數(shù)，擴(kuò)展了PLC的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。

利用PLC的程序可編制及反應(yīng)速度快的特點(diǎn)在胸環(huán)靶激光射擊訓(xùn)練裝置中作激光信號(hào)鎖定及指示用，與數(shù)字電路邏輯組合功能相結(jié)合，對(duì)激光信號(hào)實(shí)施控制，制成激光射擊訓(xùn)練裝置，進(jìn)一步擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用范圍。
激光靶裝置分為胸環(huán)激光信號(hào)接收、顯示靶兩大部分，射手利用遠(yuǎn)距離激光發(fā)射器發(fā)射波長(zhǎng)為630 ~ 680mm最大輸出功率5mW的激光束，在百米開(kāi)外的胸環(huán)靶上安裝有激光接收裝置，該裝置的輸出信號(hào)，通過(guò)電纜線(xiàn)的傳輸，送至安裝在激光發(fā)射位置的小型聲光報(bào)靶裝置，報(bào)靶裝置中的PLC對(duì)激光信息進(jìn)行鎖定，然后處理，通過(guò)聲音和發(fā)光顯示，實(shí)時(shí)報(bào)出彈著點(diǎn)及環(huán)數(shù)，供射擊者隨時(shí)參考，修正瞄準(zhǔn)點(diǎn)。

一、激光信號(hào)接收靶的控制原理
把胸環(huán)靶按彈著點(diǎn)位置分為若干個(gè)區(qū)域，如圖1 所示。




胸環(huán)靶有5 ~ 10環(huán)的6種環(huán)數(shù)，靶面共分為8個(gè)（0 ~ 7）區(qū)域，區(qū)域劃分得越細(xì)，顯示彈著點(diǎn)的位置越精確。胸環(huán)靶所有激光接收器件分成34個(gè)區(qū)域，胸環(huán)靶每個(gè)區(qū)域內(nèi)有若干個(gè)光電接收器件相并聯(lián)，器件間距不大于胸環(huán)靶接收的激光點(diǎn)直徑，胸環(huán)靶電氣原理見(jiàn)圖2 所示，




胸環(huán)靶每個(gè)區(qū)激光接收器件可分別產(chǎn)生1個(gè)區(qū)信號(hào)和1個(gè)環(huán)信號(hào)。34個(gè)區(qū)域接收到的激光信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯電路變換成8路區(qū)信號(hào)和6路環(huán)信號(hào)邏輯輸出。當(dāng)胸環(huán)靶某個(gè)區(qū)接收到激光信號(hào)時(shí)，通過(guò)數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生出相應(yīng)的區(qū)、環(huán)信號(hào)，然后送往聲光顯示靶進(jìn)行處理。
電氣原理圖邏輯關(guān)系表達(dá)式為：
X = A0 + A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + A6 + A7
Y = A0 + B0 + C0 + D0 + E0
Z = A7 + B7 + C7 + D7 + E7
式中：X為9環(huán)信號(hào)輸出端，當(dāng)IC1（8輸入端或非門(mén)）任一輸入端有效時(shí)（高電平有效），9環(huán)輸出X端有效（低電平有效）。A0 ~ A7分別對(duì)應(yīng)0 ~ 7區(qū)的9環(huán)激光檢測(cè)輸入信號(hào)。Y為0區(qū)的區(qū)選信號(hào)輸出端，當(dāng)0區(qū)任一信號(hào)輸入有效時(shí)，0區(qū)輸出Y端有效。IC2的輸入A ~ E分別對(duì)應(yīng)0區(qū)9、8、7、6、5環(huán)激光檢測(cè)輸入信號(hào)。Z為7區(qū)的區(qū)選信號(hào)輸出端。X、Y、X接至PLC的輸入端，當(dāng)輸出三極管基極為高電平時(shí)，輸出端X、Y、Z為低電平，PLC輸入有效。
當(dāng)激光信號(hào)擊在0區(qū)9環(huán)靶位時(shí)，接收器件R1有效，IC1、IC2輸入端A0有效。(1)環(huán)處理電路，IC1輸入信號(hào)A0有效，X（9環(huán)）輸出低電平有效（IC1為9環(huán)處理或門(mén)電路）。(2)區(qū)處理電路，IC1輸入信號(hào)A0有效，Y（0區(qū)）輸出低電平有效（IC2為0區(qū)處理或門(mén)電路）。X、Y有效信號(hào)送向PLC，PLC得到9環(huán)0區(qū)有效信號(hào)，即作相應(yīng)處理。
又如激光束擊在7區(qū)9環(huán)時(shí)，通過(guò)R2的接收，使IC1、IC3輸入信號(hào)A7有效，輸出端X（9環(huán)）、Z（7區(qū)）輸出低電平有效。
二、聲光顯示靶的控制原理
聲光顯示靶顯示區(qū)域的劃分，與胸環(huán)靶相類(lèi)似。胸環(huán)靶邏輯輸出信號(hào)經(jīng)電纜線(xiàn)傳輸至位于射手側(cè)前方的顯示靶，作為PLC輸入信號(hào)，設(shè)PLC輸入為干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)，胸環(huán)靶輸出低電平時(shí)PLC輸入有效，利用PLC內(nèi)部鎖存功能，對(duì)首次捕捉到的區(qū)、環(huán)輸入信號(hào)脈沖前沿進(jìn)行鎖存，而對(duì)以后5秒內(nèi)連續(xù)發(fā)出的激光信號(hào)不予相應(yīng)。并按照胸環(huán)靶所接收激光信號(hào)的相應(yīng)位置，顯示彈著點(diǎn)位置，同時(shí)用語(yǔ)言報(bào)出擊中環(huán)數(shù)。
PLC外部電路如圖3 所示，




PLC輸出點(diǎn)采用繼電器輸出，在PLC輸出端口分別產(chǎn)生區(qū)、環(huán)有效信號(hào)輸出，并與發(fā)光二極管和語(yǔ)言芯片一起構(gòu)成矩陣電路。顯示靶每區(qū)、每環(huán)用一個(gè)發(fā)光二極管指示彈著點(diǎn)位置，故區(qū)域劃分的越細(xì)，顯示彈著點(diǎn)的位置越精確。
輸出矩陣設(shè)計(jì)思想，根據(jù)胸環(huán)靶的要求分別可驅(qū)動(dòng)34個(gè)發(fā)光二極管及6片語(yǔ)言芯片。矩陣電路的引用擴(kuò)展了PLC的輸出端點(diǎn)，使得僅用40點(diǎn)PLC的14個(gè)輸出端點(diǎn)，就驅(qū)動(dòng)了40多個(gè)負(fù)載，滿(mǎn)足了本系統(tǒng)的基本控制要求，節(jié)省了PLC的硬件資源。設(shè)PLC輸出區(qū)信號(hào)X=1、環(huán)信號(hào)Y=1時(shí)，區(qū)、環(huán)輸出矩陣選通X，Y線(xiàn)，使交叉處發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)Y=1環(huán)信號(hào)使報(bào)警語(yǔ)言芯片報(bào)出相應(yīng)環(huán)數(shù)。

三、PLC程序設(shè)計(jì)
PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的思路如圖4 所示，




在無(wú)激光信號(hào)輸入時(shí)，程序處在循環(huán)掃描輸入端口，等待激光信號(hào)到來(lái)的狀態(tài)。當(dāng)收到激光輸入信號(hào)，并對(duì)激光脈沖前沿鎖定后，封鎖所有輸入端點(diǎn)，不再響應(yīng)激光輸入。其員在于，激光發(fā)射裝置可連續(xù)發(fā)射，而所模擬的實(shí)彈射擊彈丸卻只能單擊，不能連續(xù)無(wú)間隔發(fā)射，故采用封鎖處理（封鎖時(shí)間可調(diào)），使得在激光發(fā)射時(shí)不響應(yīng)連續(xù)信號(hào)，以達(dá)到真實(shí)地模擬實(shí)彈射擊的目的。
按優(yōu)先級(jí)聯(lián)鎖功能設(shè)定的意義在于，激光信號(hào)無(wú)論射在胸環(huán)靶任意位置，都應(yīng)覆蓋住激光接收器件，要求激光接收器件的間距小于激光束的直徑，這樣就有可能使得2個(gè)相鄰的激光接收器件同時(shí)有效，這時(shí)報(bào)靶電路應(yīng)報(bào)出高環(huán)靶數(shù)，而不是高、低環(huán)數(shù)同時(shí)輸出，如某區(qū)9、10環(huán)同時(shí)接收到激光信號(hào)時(shí)，應(yīng)報(bào)10環(huán)而不應(yīng)報(bào)9環(huán)，故10環(huán)輸出應(yīng)封鎖9、8、7、6、5環(huán)的輸出，依此類(lèi)推。

四、應(yīng)用前景
激光射擊訓(xùn)練裝置是一種物美價(jià)廉的訓(xùn)練器具，可隨時(shí)進(jìn)行彈著點(diǎn)的分析和修正。若配合攝像系統(tǒng)或微機(jī)系統(tǒng)可留下訓(xùn)練資料，供系統(tǒng)地分析研究訓(xùn)練過(guò)程，提高射手的射擊水平。