用触摸屏和PLC实现四人抢答器的控制设计

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d)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 。
e)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 。
关键词 :三菱 F940GOT2LWD 2C型触摸屏 ;三菱 FX0S230MR型 PLC;抢答器 ;顺序功能图 中图分类号 : TN99
0 引 言
抢答器是一种典型的电气控制产品 ,广泛应用在 各种智力抢答竞赛中 。现在市面上的抢答器 ,种类繁 多 ,功能各异 ,控制方式也不尽相同 。
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 。
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 RS2232C串行通信口将操作画面下载到触摸屏中 。 3. 2 PLC 硬件配置 3. 2. 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 ; 4个参赛组共 4个抢答按钮 ,因此 , PLC应该配置 4 个输入点 。
触摸屏有以下特点 : a)触摸屏用专用的画面制作软件生成画面 。画 面的生成是可视化的 ,不需要用户编程 。在画面中用 文字或图形动态地显示 PLC 中开关量的状态和数字 量的数值 ,还可以实现某些动画功能 。通过各种输入 方式 ,将操作人员的开关量命令和数字量设定值传送 到 PLC。 b)触摸屏的按键在屏幕上的画面中 。每个画面 可以设置不同大小和个数的按键 ,每个按键均可以设 置有明确意义的文字或图形提示 。 c)用触摸屏上的软元件代替硬件按钮和指示灯 等外部元件 ,可以节省 PLC的输入点和输出点 。 d)触摸屏的画面制作软件带有丰富的图库 。使 用图库中的元件 ,可以快速方便地生成各种画面 。 e)为了实现触摸屏与计算机或 PLC之间的通信 , 只要对通信参数进行简单的设置 ,用户不用编写通信 程序 。在生成画面时将图形对象与控制器中的存储器 地址联系起来 ,就可以实现 PLC 与触摸屏之间的通 信。 f)触摸屏可以在恶劣的工业现场环境使用 ,其稳 定性和可靠性与 PLC相当 。
第 33卷第 12期
韩满林 :用触摸屏和 PLC实现四人抢答器的控制设计
·电子技术应用 ·
图 2 七段数码管示意图
3. 2. 2 PLC的 I/O 地址分配
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;
D esign of Use Touch ing Screen and PLC to Con trol the Four2way Vy ing An swer M ach ine
HAN M an lin (Nanjing College of Information Vocational Technology, Nanjing 210046, China)
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 。
f)答对一题加 10 分 ,答错一题 、答题超时或违规 一次扣 10分 ,按积分的多少论胜负 。
其中 ,加分和减分靠现场工作人员手动翻动记分 牌进行计分 ,其余功能靠 PLC控制实现 。
3 抢答器的软硬件设计
根据系统的控制要求 ,综合控制点数 ,本装置选择 三菱 FX0S230MR 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 。
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。
3. 2. 3 PLC的外部接线
2 抢答器的控制要求
收稿日期 : 2007208229; 修回日期 : 2007211214。
设计 1个 4个参赛组的抢答器 ,主持人通过触摸 ·77·
·电子技术应用 ·
电子工程师
2007年 12月
屏监控比赛的进行 。为了方便观众了解比赛情况 ,抢 答器应设置必要的显示 。抢答器的功能如下 :
a)比赛开始之前 ,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 。
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 ) 。
触摸屏有以下 5 种类型 :电阻式 、电容式 、红外线 式 、声波式或近场成像式 。现在用得最多的是电阻式 触摸屏 。
参 考 文 献
[ 1 ] 廖常初. PLC应用技术问答 [M ]. 北京 :机械工业出版社 ,
2006. [ 2 ] M ITSUB ISH I人机界面图像数据显示操作终端 GOT. DU
系列产品样本. [ 3 ] 张凯. 可编程控制器教程 [M ]. 南京 : 东南大学出版社 ,
2004.
韩满林 (19562) ,男 ,副教授 ,高级工程师 ,主要研究方向为 SM T/机电一体化技术 。
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
器)
2 号 抢 答 标签指示器

M12 (辅 助 继 电 反映 M12状态
器)
3 号 抢 答 标签指示器

M13 (辅 助 继 电 反映 M13状态
器)
4 号 抢 答 标签指示器

M14 (辅 助 继 电 反映 M14状态
器)
答题
标签指示器
M15 (辅 助 继 电 反映 M15状态
触摸屏选用三菱 F940GOT2LWD 2C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 。三菱 F940GOT2LWD 2C型触摸屏含有 两个通信接口 : RS2232C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 ) ; RS2422 接口 ,与 PLC通信 (通过画面实时监控 PLC的运行 ) 。 3. 1 触摸屏画面设计
摘 要 :用触摸屏和 PLC (可编程逻辑控制器 )实现控制是现代工业控制中的一种新方法 。文中 基于三菱 F940GOT2LWD 2C型触摸屏和 FX0S230MR 型 PLC,提出了 4 路抢答器控制系统 。描述了触 摸屏的工作原理及特点 ,阐述了控制系统硬件与软件设计方案 ,实现了对四路抢答器的监控 。系统软 件设计包括触摸屏端的画面运行系统的设计和基于顺序功能图的控制程序设计 。实际应用表明 ,该 系统具有运行稳定 、可靠性高 、实用性强等特点 。
第 33卷第 12期 2007年 12月
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电子工 ECTRON IC
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33 No. 2007
12
用触摸屏和 PLC实现四人抢答器的控制设计
韩满林
(南京信息职业技术学院 ,江苏省南京市 210046)
4 结束语
用触摸屏结和 PLC实现控制 ,不仅可以节省 PLC ·79·
·电子技术应用 ·
电子工程师
2007年 12月
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 ,而且可以在短时间完 成友好 、直观 、实用的触摸屏监控画面 ,因此值得大力 推广 。
本文中的触摸屏操作画面是用三菱公司专用的画 面制作软件 SWOPC2FXDU /W IN 2C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 。
本文 以三 菱 F940GOT2LWD 2C 型触 摸屏 和三 菱 FX0S230MR型 PLC控制 4路抢答器为例 ,介绍具体的 实现方法 。
1 触摸屏
20世纪 90 年代初出现了一种新的人机交互技 术 ———触摸屏技术 ,触摸屏便是这种技术的具体体现 。 触摸屏是一种最直观的计算机的输入设备 ,使用者只 要触摸屏幕上的图形对象 ,计算机便会执行相应的操 作 ,这样就摆脱了键盘和鼠标操作 ,大大提高了计算机 的可操作性 。
b)比赛开始后 ,主持人要按一次触摸屏上的开始 按钮 ,当开始灯 (绿灯 )亮之后 ,才允许参赛组进行抢 答。
c)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 。
PLC的外部接线如图 3所示 。
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 1组答题状态 ; S16:第 2组答 题状态 ; S17:第 3组答题状态 ; S18:第 4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。 4) 顺序功能图程序 顺序功能图程序如图 5所示 。
图 3 PLC的外部接线
3. 3 软件设计 3. 3. 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
3. 3. 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
图 5 抢答器的顺序功能图程序
5) 梯形图程序 因为由顺序功能图程序转化对应的梯形图程序 , 有固定的模式 ,所以在此略去 。
·78·
表 1 触摸屏操作画面的组态表
图形名称 图形部件
对应的 PLC 编程元件
备注
开始
触摸键 (开关 ) M10 (辅 助 继 电 控制 M10状态
器)
复位
触摸键 (开关 ) M20 (辅 助 继 电 控制 M20状态
器)
1 号 抢 答 标签指示器
者ห้องสมุดไป่ตู้
M11 (辅 助 继 电 反映 M11状态
器)
违规
标签指示器
M16 (辅 助 继 电 反映 M16状态
器)
超时
# (答题 ) # (违规 ) # (超时 )
标签指示器
数值 数值 数值
M17 (辅 助 继 电 器)
D1 (数据寄存器 ) D2 (数据寄存器 ) D3 (数据寄存器 )
反映 M17状态
反映 D1的数值 反映 D2的数值 反映 D3的数值
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