用觸摸屏和PLC實現四人搶答器的控制設計

0 引 言

搶答器是一種典型的電氣控制產品，廣泛應用在各種智力搶答競賽中。現在市面上的搶答器，種類繁多，功能各異，控制方式也不盡相同。

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）實現搶答器的控制。與一般的控制方法相比，運行更加可靠，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，介紹具體的實現方法。

l觸摸屏

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

觸摸屏系統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檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給計算機或PLC的CPU，它同時能接收cPu發來的命令并加以執行，例如直觀動態地顯示開關量和模擬量。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。現在用得最多的是電阻式觸摸屏。

觸摸屏有以下特點：

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地顯示PLc中開關量的狀態和數字量的數值，還可以實現某些動畫功能。通過各種輸入方式，將操作人員的開關量命令和數字量設定值傳送到PLC。

b）觸摸屏的按鍵在屏幕上的畫面中。每個畫面可以設置不同大小和個數的按鍵，每個按鍵均可以設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，可以節省PLC的輸入點和輸出點。

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）為了實現觸摸屏與計算機或PLc之間的通信，只要對通信參數進行簡單的設置，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系起來，就可以實現PLC與觸摸屏之間的通信。

f）觸摸屏可以在惡劣的工業現場環境使用，其穩定性和可靠性與PLC相當。

2搶答器的控制要求

設計1個4個參賽組的搶答器，主持人通過觸摸屏監控比賽的進行。為了方便觀眾了解比賽情況，搶答器應設置必要的顯示。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，當開始燈（綠燈）亮之后，才允許參賽組進行搶答。

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

d）比賽開始后，如果參賽組在開始燈（綠燈）亮之后按下按鈕進行搶答，數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內完成，超時按錯誤論處。當時間進行到lO s時，紅燈亮，提示搶答者抓緊時間;當時間進行到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、答題超時或違規一次扣10分，按積分的多少論勝負。

其中，加分和減分靠現場工作人員手動翻動記分牌進行計分，其余功能靠PLc控制實現。

3搶答器的軟硬件設計

根據系統的控制要求，綜合控制點數，本裝置選擇三菱。FXOS-30MR型PLc，它特別適合于小型單機且僅需要開關量控制的普通設備。 觸摸屏選用三菱F940GOT-LwD-C型圖形操作終端，它是基于PLC的軟硬一體人機界面，能以圖形界面方式實現各種工作狀態的顯示，并具有使用方便、人機對話界面友好、組態技術易掌握、與PLC可進行良好通信的功能。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算機通信（上載、下載畫面）；RS一422接口，與PLC通信（通過畫面實時監控PLC的運行）。

3.1觸摸屏畫面設計

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。

為了達到用觸摸屏操作畫面實時監控PLc運行的目的，必須將操作畫面中的圖形對象與PLC中的編程軟器件聯系起來。觸摸屏操作畫面的組態如表1所示。根據表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