基于PLC的電子計分牌設(shè)計

徐廣宇

摘 要 本文介紹了如何用三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏和三菱FX2N-64MR型PLC實現(xiàn)電子計分牌，從而使電子計分牌達到功能齊全、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、穩(wěn)定可靠的目的。

【關(guān)鍵詞】PLC 觸摸屏 電子計分牌 控制程序

1 問題分析

電子計分牌是一種非常典型的電子電氣控制類產(chǎn)品，在很多競賽中得到廣泛的應(yīng)用。目前市場上在售的電子計分牌，功能各異，種類繁多，其控制方式也是多種多樣，不盡相同。本文則是提出了一種全新的控制方式，即用PLC和觸摸屏來實現(xiàn)對電子計分牌的控制。與市場上普通的電子計分牌控制方式相對比，本設(shè)計采用的PLC和觸摸屏控制，電子計分牌運行更加穩(wěn)定可靠，操作更加簡便直觀，而且非常適合用于比較高檔的競賽場所。本設(shè)計主要采用三菱FX2N-64MR型PLC和三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏來控制電子計分牌，下面具體介紹該電子計分牌的設(shè)計方案。

2 主要儀器設(shè)備

2.1 FX2N-64MR型PLC：作為電子計分牌的控制核心

在進行系統(tǒng)設(shè)計時要考慮許多因素，首先是要有利于提高整個系統(tǒng)的可靠性，以滿足電子計分牌的功能要求，因此本設(shè)計方案選擇PLC作為控制核心。其次是進行性價比分析，在滿足使用功能的前提下，盡可能選用經(jīng)濟實用型的PLC。通過對幾個主要PLC品牌產(chǎn)品的調(diào)研和對比，F(xiàn)X2N-64MR型PLC以其功能、I/O點數(shù)、體積、價格等因素具有較強優(yōu)勢而被選用。

FX2N-64MR型PLC具有如下特點：

（1）可靠性高、抗干擾能力強。

（2）編程簡便，易于使用。

（3）具有各種接口、與外部設(shè)備連接方便，適用范圍廣。

（4）功能完善。

2.2 三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏：作為人機界面，用于電子計分牌的操作控制

觸摸屏又稱為”觸控面板" 、“觸控屏”，是上世紀(jì)九十年代初期出現(xiàn)的一種全新的人機交互液晶顯示操作設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于辦公設(shè)備、軍事設(shè)備、視聽設(shè)備、工業(yè)控制、電子游戲、多媒體教學(xué)、餐飲服務(wù)等人們生活生產(chǎn)的方方面面。觸摸屏是一種非常簡便、直觀的智能化輸入和顯示設(shè)備，操作者只需要輕輕觸摸屏幕上的圖形文字，相關(guān)設(shè)備就會立刻執(zhí)行相應(yīng)的操作指令，這樣操作者就可以擺脫對鍵盤和鼠標(biāo)的輸入方式依賴，極大的提高了智能化設(shè)備的可操作性。

觸摸屏通常包括檢測裝置和控制器兩個部分。檢測裝置通常安裝在觸摸屏液晶顯示面板的前端，主要用于檢測操作者的觸摸位置，并將該位置信息傳送給控制器?？刂破鞯闹饕饔檬墙邮諜z測裝置上的觸摸位置信息，并將觸摸信息轉(zhuǎn)換成觸點絕對坐標(biāo)信息，再把坐標(biāo)信息送給電腦或PLC中的CPU進行處理，同時它還能接收并執(zhí)行CPU發(fā)布的指令。觸摸屏基本的工作原理是：操作者輕輕觸摸觸摸屏?xí)r，其所觸摸的位置被內(nèi)部的檢測裝置和控制器以絕對坐標(biāo)的形式檢測到，并將檢測到的坐標(biāo)信息通過設(shè)備上面的串行通信接口送到電腦或PLC的核心單元CPU，而CPU再將此坐標(biāo)信息和觸摸屏上的代表特定信息的各個圖形對象的坐標(biāo)信息進行比對，從而最終確定操作者所要輸入的信息。

目前，從技術(shù)原理和傳輸信息的介質(zhì)上分，觸摸屏有電容式、紅外線式、電阻式、表面聲波式以及近場成像式（矢量壓力傳感）五種類型。這五種類型的觸摸屏都有其各自的優(yōu)點和缺點，其中較為常見的是電阻式觸摸屏。本設(shè)計方案優(yōu)先選擇采用的是三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏，它是一種電阻式工業(yè)觸摸屏。

該觸摸屏具有以下特點：

（1）采用專用的軟件進行畫面制作。軟件圖庫中具有大量的元件素材，可以非常方便快速地生成各種畫面，而且制作過程是可視化的，無需編程。PLC中的開關(guān)量狀態(tài)還可以在畫面中用圖形或文字進行動態(tài)顯示，并實現(xiàn)某些簡單的動畫功能。

（2）可以在的畫面中設(shè)置操作按鈕。操作按鈕的形狀、大小和數(shù)量可以在畫面中隨意設(shè)置，并可以針對操作按鈕的功能設(shè)置相應(yīng)的文字提示。

（3）采用內(nèi)部的軟元件代替指示燈、按鈕等之類的外部硬件，從而節(jié)省PLC的輸出和輸入點數(shù)。

（4）無需編寫通信程序，只要簡單設(shè)置通信參數(shù)，在制作畫面時將相應(yīng)圖形與存儲器地址建立起聯(lián)系，即可實現(xiàn)觸摸屏與PLC或電腦之間的通信。

（5）可靠性和穩(wěn)定性非常高，即使在非常惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中也可以進行良好的工作。

2.3 七段數(shù)碼管（共陰極）

如圖1：顯示比賽分值。

3 電子計分牌控制要求

（1）電子計分牌示意圖，如圖2。

（2）按下啟動按鈕SB1，電子計分牌開始工作，比賽雙方分值均顯示“00”字樣，再次按下該按鈕，電子計分牌關(guān)機停止工作。

（3）SB2為左邊比賽分值計數(shù)按鈕，每按下一次該按鈕，左邊比賽分值加1。

（4）SB3為左邊比賽分值復(fù)位按鈕，按下該按鈕，左邊比賽分值清零。

（5）SB4為右邊比賽分值復(fù)位按鈕，按下該按鈕，右邊比賽分值清零。

（6）SB5為右邊比賽分值計數(shù)按鈕，每按下一次該按鈕，右邊比賽分值加1。

4 硬件設(shè)計方案

根據(jù)該電子計分牌的控制要求，再結(jié)合該產(chǎn)品所需的控制點數(shù)，本設(shè)計選擇采用了三菱FX2N-64MR型PLC，因為該PLC非常適合用于小型且只需采用開關(guān)量控制的普通單機產(chǎn)品設(shè)備。而圖形操作終端則是選擇采用了三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏。該觸摸屏是一種基于PLC的軟、硬一體的人機交互界面，它能以圖形界面的方式來實現(xiàn)各種各樣工作狀態(tài)的顯示，并且具有人機對話界面友好直觀、使用簡便、組態(tài)技術(shù)非常容易掌握、能較好的與PLC進行通信的功能。該觸摸屏具有兩個通信接口，一個是RS-232C接口，是連接計算機的通信接口，用于上傳或下載專用軟件制作的畫面；另一個則是RS-422接口，是用于連接PLC的通信接口，可以通過觸摸屏上的畫面對PLC的運行狀況進行實時監(jiān)控。

5 軟件程序設(shè)計

（1）梯形圖略。

（2）指令表略。

6 結(jié)束語

實踐證明，采用三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏和三菱FX2N-64MR型PLC實現(xiàn)的電子計分牌， 控制邏輯精練、嚴(yán)密，故障率低，而且布線簡單，達到了電子計分牌功能齊全、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、穩(wěn)定可靠的目的，是一種優(yōu)良的設(shè)計方案。

作者單位

東莞市育才職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東省東莞市 523000