基于PLC的电子计分牌设计

徐广宇

摘 要 本文介绍了如何用三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏和三菱FX2N-64MR型PLC实现电子计分牌，从而使电子计分牌达到功能齐全、结构简单、操作方便、稳定可靠的目的。

【关键词】PLC 触摸屏 电子计分牌 控制程序

1 问题分析

电子计分牌是一种非常典型的电子电气控制类产品，在很多竞赛中得到广泛的应用。目前市场上在售的电子计分牌，功能各异，种类繁多，其控制方式也是多种多样，不尽相同。本文则是提出了一种全新的控制方式，即用PLC和触摸屏来实现对电子计分牌的控制。与市场上普通的电子计分牌控制方式相对比，本设计采用的PLC和触摸屏控制，电子计分牌运行更加稳定可靠，操作更加简便直观，而且非常适合用于比较高档的竞赛场所。本设计主要采用三菱FX2N-64MR型PLC和三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏来控制电子计分牌，下面具体介绍该电子计分牌的设计方案。

2 主要仪器设备

2.1 FX2N-64MR型PLC：作为电子计分牌的控制核心

在进行系统设计时要考虑许多因素，首先是要有利于提高整个系统的可靠性，以满足电子计分牌的功能要求，因此本设计方案选择PLC作为控制核心。其次是进行性价比分析，在满足使用功能的前提下，尽可能选用经济实用型的PLC。通過对几个主要PLC品牌产品的调研和对比，FX2N-64MR型PLC以其功能、I/O点数、体积、价格等因素具有较强优势而被选用。

FX2N-64MR型PLC具有如下特点：

（1）可靠性高、抗干扰能力强。

（2）编程简便，易于使用。

（3）具有各种接口、与外部设备连接方便，适用范围广。

（4）功能完善。

2.2 三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏：作为人机界面，用于电子计分牌的操作控制

触摸屏又称为”触控面板" 、“触控屏”，是上世纪九十年代初期出现的一种全新的人机交互液晶显示操作设备，目前广泛应用于办公设备、军事设备、视听设备、工业控制、电子游戏、多媒体教学、餐饮服务等人们生活生产的方方面面。触摸屏是一种非常简便、直观的智能化输入和显示设备，操作者只需要轻轻触摸屏幕上的图形文字，相关设备就会立刻执行相应的操作指令，这样操作者就可以摆脱对键盘和鼠标的输入方式依赖，极大的提高了智能化设备的可操作性。

触摸屏通常包括检测装置和控制器两个部分。检测装置通常安装在触摸屏液晶显示面板的前端，主要用于检测操作者的触摸位置，并将该位置信息传送给控制器。控制器的主要作用是接收检测装置上的触摸位置信息，并将触摸信息转换成触点绝对坐标信息，再把坐标信息送给电脑或PLC中的CPU进行处理，同时它还能接收并执行CPU发布的指令。触摸屏基本的工作原理是：操作者轻轻触摸触摸屏时，其所触摸的位置被内部的检测装置和控制器以绝对坐标的形式检测到，并将检测到的坐标信息通过设备上面的串行通信接口送到电脑或PLC的核心单元CPU，而CPU再将此坐标信息和触摸屏上的代表特定信息的各个图形对象的坐标信息进行比对，从而最终确定操作者所要输入的信息。

目前，从技术原理和传输信息的介质上分，触摸屏有电容式、红外线式、电阻式、表面声波式以及近场成像式（矢量压力传感）五种类型。这五种类型的触摸屏都有其各自的优点和缺点，其中较为常见的是电阻式触摸屏。本设计方案优先选择采用的是三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏，它是一种电阻式工业触摸屏。

该触摸屏具有以下特点：

（1）采用专用的软件进行画面制作。软件图库中具有大量的元件素材，可以非常方便快速地生成各种画面，而且制作过程是可视化的，无需编程。PLC中的开关量状态还可以在画面中用图形或文字进行动态显示，并实现某些简单的动画功能。

（2）可以在的画面中设置操作按钮。操作按钮的形状、大小和数量可以在画面中随意设置，并可以针对操作按钮的功能设置相应的文字提示。

（3）采用内部的软元件代替指示灯、按钮等之类的外部硬件，从而节省PLC的输出和输入点数。

（4）无需编写通信程序，只要简单设置通信参数，在制作画面时将相应图形与存储器地址建立起联系，即可实现触摸屏与PLC或电脑之间的通信。

（5）可靠性和稳定性非常高，即使在非常恶劣的工业现场环境中也可以进行良好的工作。

2.3 七段数码管（共阴极）

如图1：显示比赛分值。

3 电子计分牌控制要求

（1）电子计分牌示意图，如图2。

（2）按下启动按钮SB1，电子计分牌开始工作，比赛双方分值均显示“00”字样，再次按下该按钮，电子计分牌关机停止工作。

（3）SB2为左边比赛分值计数按钮，每按下一次该按钮，左边比赛分值加1。

（4）SB3为左边比赛分值复位按钮，按下该按钮，左边比赛分值清零。

（5）SB4为右边比赛分值复位按钮，按下该按钮，右边比赛分值清零。

（6）SB5为右边比赛分值计数按钮，每按下一次该按钮，右边比赛分值加1。

4 硬件设计方案

根据该电子计分牌的控制要求，再结合该产品所需的控制点数，本设计选择采用了三菱FX2N-64MR型PLC，因为该PLC非常适合用于小型且只需采用开关量控制的普通单机产品设备。而图形操作终端则是选择采用了三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏。该触摸屏是一种基于PLC的软、硬一体的人机交互界面，它能以图形界面的方式来实现各种各样工作状态的显示，并且具有人机对话界面友好直观、使用简便、组态技术非常容易掌握、能较好的与PLC进行通信的功能。该触摸屏具有两个通信接口，一个是RS-232C接口，是连接计算机的通信接口，用于上传或下载专用软件制作的画面；另一个则是RS-422接口，是用于连接PLC的通信接口，可以通过触摸屏上的画面对PLC的运行状况进行实时监控。

5 软件程序设计

（1）梯形图略。

（2）指令表略。

6 结束语

实践证明，采用三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏和三菱FX2N-64MR型PLC实现的电子计分牌， 控制逻辑精练、严密，故障率低，而且布线简单，达到了电子计分牌功能齐全、结构简单、操作方便、稳定可靠的目的，是一种优良的设计方案。

作者单位

东莞市育才职业技术学校 广东省东莞市 523000