基于PLC的電子計分牌設計

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實現電子計分牌，從而使電子計分牌達到功能齊全、結構簡單、操作方便、穩定可靠的目的。

【關鍵詞】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品，在很多競賽中得到廣泛的應用。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，本設計采用的PLC和觸摸屏控制，電子計分牌運行更加穩定可靠，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計方案。

2 主要儀器設備

2.1 FX2N-64MR型PLC：作為電子計分牌的控制核心

在進行系統設計時要考慮許多因素，首先是要有利于提高整個系統的可靠性，以滿足電子計分牌的功能要求，因此本設計方案選擇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，盡可能選用經濟實用型的PLC。通過對幾個主要PLC品牌產品的調研和對比，FX2N-64MR型PLC以其功能、I/O點數、體積、價格等因素具有較強優勢而被選用。

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”，是上世紀九十年代初期出現的一種全新的人機交互液晶顯示操作設備，目前廣泛應用于辦公設備、軍事設備、視聽設備、工業控制、電子游戲、多媒體教學、餐飲服務等人們生活生產的方方面面。觸摸屏是一種非常簡便、直觀的智能化輸入和顯示設備，操作者只需要輕輕觸摸屏幕上的圖形文字，相關設備就會立刻執行相應的操作指令，這樣操作者就可以擺脫對鍵盤和鼠標的輸入方式依賴，極大的提高了智能化設備的可操作性。

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。控制器的主要作用是接收檢測裝置上的觸摸位置信息，并將觸摸信息轉換成觸點絕對坐標信息，再把坐標信息送給電腦或PLC中的CPU進行處理，同時它還能接收并執行CPU發布的指令。觸摸屏基本的工作原理是：操作者輕輕觸摸觸摸屏時，其所觸摸的位置被內部的檢測裝置和控制器以絕對坐標的形式檢測到，并將檢測到的坐標信息通過設備上面的串行通信接口送到電腦或PLC的核心單元CPU，而CPU再將此坐標信息和觸摸屏上的代表特定信息的各個圖形對象的坐標信息進行比對，從而最終確定操作者所要輸入的信息。

目前，從技術原理和傳輸信息的介質上分，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點和缺點，其中較為常見的是電阻式觸摸屏。本設計方案優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中的開關量狀態還可以在畫面中用圖形或文字進行動態顯示，并實現某些簡單的動畫功能。

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

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

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

（5）可靠性和穩定性非常高，即使在非常惡劣的工業現場環境中也可以進行良好的工作。

2.3 七段數碼管（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，電子計分牌關機停止工作。

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

4 硬件設計方案

根據該電子計分牌的控制要求，再結合該產品所需的控制點數，本設計選擇采用了三菱FX2N-64MR型PLC，因為該PLC非常適合用于小型且只需采用開關量控制的普通單機產品設備。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各種各樣工作狀態的顯示，并且具有人機對話界面友好直觀、使用簡便、組態技術非常容易掌握、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控。

5 軟件程序設計

（1）梯形圖略。

（2）指令表略。

6 結束語

實踐證明，采用三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏和三菱FX2N-64MR型PLC實現的電子計分牌， 控制邏輯精練、嚴密，故障率低，而且布線簡單，達到了電子計分牌功能齊全、結構簡單、操作方便、穩定可靠的目的，是一種優良的設計方案。

作者單位

東莞市育才職業技術學校 廣東省東莞市 523000