基于可編程邏輯控制器和觸摸屏的搶答器設(shè)計(jì)

引 言

　　本文提出了一種新的控制方法--用觸摸屏和PLc(可編程邏輯控制器)實(shí)現(xiàn)搶答器的控制。與一般的控制方法相比，運(yùn)行更加可靠，操作更加直觀，更適合于高檔的場合。

　　本文以三菱F940GOT-LwD-c型觸摸屏和三菱FXOS_30MR型PLc控制4路搶答器為例，介紹具體的實(shí)現(xiàn)方法。

　　l觸摸屏

　　20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)--觸摸屏技術(shù)，觸摸屏便是這種技術(shù)的具體體現(xiàn)。觸摸屏是一種最直觀的計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，使用者只要觸摸屏幕上的圖形對象，計(jì)算機(jī)便會執(zhí)行相應(yīng)的操作，這樣就擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，大大提高了計(jì)算機(jī)的可操作性。 觸摸屏的基本原理是：用戶用手指或其他物體觸摸觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置(以坐標(biāo)形式)被觸摸屏控制器檢測，并通過串行通信接口送到計(jì)算機(jī)或PLc的CPU，CPU將此坐標(biāo)和觸摸屏上的各個圖形對象(代表特定的信息)的坐標(biāo)相對比，從而確定輸入的信息。

　　觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器(卡)和觸摸檢測裝置兩個部分。觸摸屏控制器(卡)的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給計(jì)算機(jī)或PLC的CPU，它同時能接收cPu發(fā)來的命令并加以執(zhí)行，例如直觀動態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量。觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制器(卡)。

　　觸摸屏有以下5種類型：電阻式、電容式、紅外線式、聲波式或近場成像式?，F(xiàn)在用得最多的是電阻式觸摸屏。

　　觸摸屏有以下特點(diǎn)：

　　a)觸摸屏用專用的畫面制作軟件生成畫面。畫面的生成是可視化的，不需要用戶編程。在畫面中用文字或圖形動態(tài)地顯示PLc中開關(guān)量的狀態(tài)和數(shù)字量的數(shù)值，還可以實(shí)現(xiàn)某些動畫功能。通過各種輸入方式，將操作人員的開關(guān)量命令和數(shù)字量設(shè)定值傳送到PLC。

　　b)觸摸屏的按鍵在屏幕上的畫面中。每個畫面可以設(shè)置不同大小和個數(shù)的按鍵，每個按鍵均可以設(shè)置有明確意義的文字或圖形提示。

　　c)用觸摸屏上的軟元件代替硬件按鈕和指示燈等外部元件，可以節(jié)省PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。

　　d)觸摸屏的畫面制作軟件帶有豐富的圖庫。使用圖庫中的元件，可以快速方便地生成各種畫面。 e)為了實(shí)現(xiàn)觸摸屏與計(jì)算機(jī)或PLc之間的通信，只要對通信參數(shù)進(jìn)行簡單的設(shè)置，用戶不用編寫通信程序。在生成畫面時將圖形對象與控制器中的存儲器地址聯(lián)系起來，就可以實(shí)現(xiàn)PLC與觸摸屏之間的通信。

　　f)觸摸屏可以在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境使用，其穩(wěn)定性和可靠性與PLC相當(dāng)。

　　2搶答器的控制要求

　　設(shè)計(jì)1個4個參賽組的搶答器，主持人通過觸摸屏監(jiān)控比賽的進(jìn)行。為了方便觀眾了解比賽情況，搶答器應(yīng)設(shè)置必要的顯示。搶答器的功能如下：

　　a)比賽開始之前，主持人要按一次觸摸屏上的復(fù)位按鈕，使所有參賽組的顯示均滅。 b)比賽開始后，主持人要按一次觸摸屏上的開始按鈕，當(dāng)開始燈(綠燈)亮之后，才允許參賽組進(jìn)行搶答。

　　c)比賽開始后，如果參賽組在開始燈(綠燈)亮之前按下按鈕進(jìn)行搶答，則視為搶答違規(guī)。此時，蜂鳴器以1次/s的頻率嗚叫，數(shù)碼管顯示參賽組的序號，同時，觸摸屏顯示違規(guī)組號及搶答違規(guī)信號。

　　d)比賽開始后，如果參賽組在開始燈(綠燈)亮之后按下按鈕進(jìn)行搶答，數(shù)碼管顯示先搶到的參賽組的序號，同時，觸摸屏顯示答題組號及答題信號，然后主持人請此參賽組回答問題。

　　e)為了控制比賽時間，回答問題必須在20 s內(nèi)完成，超時按錯誤論處。當(dāng)時間進(jìn)行到lO s時，紅燈亮，提示搶答者抓緊時間;當(dāng)時間進(jìn)行到20 s時，紅燈亮，同時蜂鳴器不間斷地嗚叫，提示搶答者答題超時，同時，觸摸屏顯示答題超時信號及答題超時組號。

　　f)答對一題加10分，答錯一題、答題超時或違規(guī)一次扣10分，按積分的多少論勝負(fù)。

　　其中，加分和減分靠現(xiàn)場工作人員手動翻動記分牌進(jìn)行計(jì)分，其余功能靠PLc控制實(shí)現(xiàn)。

　　3搶答器的軟硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，綜合控制點(diǎn)數(shù)，本裝置選擇三菱.FXOS-30MR型PLc，它特別適合于小型單機(jī)且僅需要開關(guān)量控制的普通設(shè)備。 觸摸屏選用三菱F940GOT-LwD-C型圖形操作終端，它是基于PLC的軟硬一體人機(jī)界面，能以圖形界面方式實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)的顯示，并具有使用方便、人機(jī)對話界面友好、組態(tài)技術(shù)易掌握、與PLC可進(jìn)行良好通信的功能。三菱F940GOT-LWD-c型觸摸屏含有兩個通信接口：RS-232C接口，與裝有專用畫面制作軟件的計(jì)算機(jī)通信(上載、下載畫面);RS一422接口，與PLC通信(通過畫面實(shí)時監(jiān)控PLC的運(yùn)行)。

　　3.1觸摸屏畫面設(shè)計(jì)

　　本文中的觸摸屏操作畫面是用三菱公司專用的畫面制作軟件SWOPC-FXDU/wIN-c制作的。

　　為了達(dá)到用觸摸屏操作畫面實(shí)時監(jiān)控PLc運(yùn)行的目的，必須將操作畫面中的圖形對象與PLC中的編程軟器件聯(lián)系起來。觸摸屏操作畫面的組態(tài)如表1所示。根據(jù)表l所制作的觸摸屏操作畫面如圖1所示。

圖1 觸摸屏操作畫畫

　　觸摸屏操作畫面制作完成后，再通過計(jì)算機(jī)的RS-232C串行通信口將操作畫面下載到觸摸屏中。