PLC和人机界面组合的控制系统研究.pdf

I 匐 化 P L C 和人机界面组合的控制系统研究 Re s ear ch 0 1 1 PL C an d m an - m ac hi ne i n t er f ac e c on t r oI s ys t em 陈永利 ，李玉鼎 CHEN Yo n g l i ． L 1 Yu ． d i n g 济源职业技术学院 电气工程系，济源 4 5 9 0 0 0 摘要P L C 和人机界面组合是现代工业控制中的一种新方法。介绍了P L C 和人机界面在六路抢答器控 制系统中的应用，着重论述了系统硬件和软件设计方案。实际应用表明，该系统具有运行稳 定、可靠性高、实用性强等特点。 关键词P L C ；人机界面； 顺序控制； 抢答器 中囤分类号T P 2 7 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 7 上 一 0 1 4 8 0 3 Do i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 7 上 ． 4 5 0 引言 抢答器是一种广泛应用在各种智力竞赛 中的 一 种典型 电气控制产品，目前，市场上的抢答器 ， 种类繁多 ，功能各异 ，控制方法也不相同。 本文采用 了一种新的控制方式 ，用 P L C和人 机界 面组合 实现抢 答器控制 系统 的控制 。P L C结 构 简单 ，功 能强大 ，通 用性 好，抗干 扰能 力强 ， 可 以提高系统的可 靠性、稳定性 ；人机界面 是一 种连 接人和机 器的桥梁，用户可 以自由的组 合文 字、按钮 、图形、数字等来处理、监控和管理可 能变化的信息 ，人 员和设备 的信 息交流 、数 据修 改、故障处理 等都很 方便 。将二者结合更可以提 高系统的性能 。 1 抢答器的控制要求 1 该抢 答器为六组选 手提供按钮 进行抢答 ， 选手若 回答主持人提 出的问题时 ，需抢先按下各 自的 抢答按 钮 。 2 正常抢答 主持人按下人机界面上的开始 抢 答按 钮之后，绿灯亮 ，在 1 5秒倒计时内，6组 选手可按下按钮开始抢答 ，有人抢答成功 ，触 摸 屏上对应的选手指示灯亮，并在七段数码管和触 摸屏上显示抢答者的选手号 ，此时停止倒计。 3 违规抢答 主持人未按下人机界面上的开 始抢答按钮 ，若有选手开始抢答，指示灯红灯亮 ， 并在七段数码管和触摸屏上显示抢答者 的选手组 号 ，此时抢答无效。 4 主持人按下人机界面上 的复位按钮，系统 开 始下 一轮 抢答 。 2 抢答器的软硬件设计 根据系统的控制要求，分析 系统 的输入输 出 设 备 ，本 装 置 选 用 西 门子 S 7 2 0 0系列 的 C P U2 2 4 模块 ，C P U2 2 4模块本身有 1 4个输入 点，1 0个输 出点 ，可以满足 本系统 的要求 。人机界面选用同 是西 门子公司的 K - T P 1 7 8触摸 屏，该触摸屏使用 方便 、人机对话界面友好、组态技术易掌握 、与 P L C可进行 良好通信。 2 ． 1 P L C的硬件分析 2 ． 1 ． 1 输入／ 输出端子分析 1 输入端 子主持人开始和复位按钮 由触摸 屏画面组 态，不 占用输入端 子；六组选 手共需 6 个按钮 ，占用 6个输入端子 ，因此，P L C应配置 6 个输入端子。 2 输 出端子 用一个七段数码管显示抢答者 的组别号 ，占用 7个输 出端子 ；再加上 1 个绿灯 用于显示允许开始抢答、1个红灯表示抢答无效共 2个负载 ，因此 ，P L C应配置 9个输出端子。 3 触摸屏与 P L C之间用专用通信电缆连接。 2 ． 1 ． 2 P L C的输入／ 输出端子分配 P L C的输入 ／ 输 出端子分配如表 1 所示。 表 1 P L C 的输入／ 输 出端子分配表 收稿日期2 0 1 2 - 0 3 -1 5 作者简介陈永利 1 9 7 4 一，女，河南沁阳人，讲师，硕士，研究方向为单片机、v L c ． R动控制系统。 [ 1 4 8 ] 第3 4 卷第7 期2 0 1 2 7 上 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、 l 甸 似 续表 2 ． 1 ． 3 P L C的外部接线图 根据控制要求 和 I ／ O分配设 计 P L C的外部接 线 图如 图 1 所 示 。 SB6 S B5 SB4 S B3 SB2 S B 图1 P L C g b 部端子接线 图 2 ． 2 触摸屏画面设计 K T P 1 7 8触 摸 屏 使 用 西 门子 公 司 的 Wi n C C fl e x i b l e软件进行 画面的组态 ，因使用画面中的按 钮发送开 始与复位 信号，P L C程序执行 的结 果要 控制 画面 中的指示灯 ，因此必 须将 画面中的图形 对象与 P L C中的编程 元件建立变量连接 。画面中 的图形对象与 P L C的编程元件的关系如表 2所示。 在 Wi n C C fl e x i b l e软件 中进 行 画面组态 时，先进 行连接设置 ，再进行变量设置，再 进行画面组态 ， 设 计 触 摸 屏 组 态 画 面 如 图 2所 示 。触 摸 屏 画 面 设 计好后通过通信线将组态画面下载到触摸屏中。 表2 触摸屏图形与P L C的编程元件关系表 --一- 六 路 抢 答 器 控 制 o o o 图2触摸屏组态画面 系 统一 一- 正常抢答组 号 ．o - ． ．， - ． ． 。 违 规抢答组 号 ‘ 2 ． 3 软件设计 2 ． 3 ． 1工序 图 根据控 制要求 ，绘制抢答器 的工序 图如 图 3 所示 。 _l _ 运 行 初始状态 主 竺 开始状 态 1 5 秒倒计 绿灯 亮 违规抢答 正常抢答 违规抢答 触摸屏及 I }正常抢答 触摸屏及 数码管显示违规组 l I数码管显示答题组 复位 L 复位 图3 抢答器控制工序图 2 ． 3 ． 2程序设计 1 顺序控制功能图程序设计 根据六路抢答器 的控制要求和工序图 ，分析 可知该控制系统满足不同的要求进入不同的分支 ， 每个分之 中按一定的顺序依次 执行，属于典型的 顺序控制结构 ，因此采用选择性分支结构 进行功 能图程序的设计。设计的功能图程序如图 4所示。 2 顺序控制继电器分配 S O ． 0初始状态； S 0 ． 1 允许抢答状态； S 1 ． 1第一 组正常抢答状态 ， S 1 ． 2第二组正 常抢答状态； S 1 ． 3 第三组正常抢答状态； S 1 ． 4第四组正常抢答状态 ； S 1 ． 5第五组正常抢答状态 ； S I ． 6第六组正常抢答状 态 ； S 2 ． 1 第一组违规抢答状态 ； S 2 ． 2第二组违规抢 答状态； S 2 ． 3第三组违规抢答状态； S 2 ． 4第四组违 规抢答状态； S 2 ． 5第五组违规抢答状态； S 2 ． 6第六 组违规抢答状态。 第3 4 卷第7 期2 0 1 2 7 上 1 1 4 0 1 一 巨 一巨 ～ O ．． ．．． ．．． ． O O 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 匐 a ／ , ,t b 图4 六路抢答器控制功能图程 序 3 结束语 将 P L C与触摸屏结合 进行控制 系统 的设计 ， 既可 以提高 系统 的可操作性 ，还可 以节 省 I ／ O点 数 ，代替传统的按钮、指示灯等设备 ，减少 P L C 的外部 接线，提高系统的可靠性 。 目前该系统以 投入使用，实践证明该系统稳定可靠 ，有一定的 推广价值。 参考文献 [ 1 】黄净． 电气 控制与可编程序控 制器 【 M】 ． 北 京 机 械工业 出版社， 2 0 0 4 [ 2 ]S I E ME NS S 7 - 2 0 0 用户手册 [ Z ] ． 2 0 0 3 [ 3 】廖常初． 西门子人机界面 触摸屏 组态与应用技术【 M] ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 7 [ 4 ]韩满林． 用触摸屏和P L C实现四人抢答器的控制设计[ J ] ． 电子工程师， 2 0 0 7 1 2 {盘 岛‘ 毒‘ 岛I 南‘ 岛‘ 离● {赢‘ 盘 离I 眩} {高 岛‘ {曼 岛‘ ．妇．{蠡‘ ． 离‘妇． 岛‘ 盎‘ ． 量‘ 广告索引 海德电气科技有限公司 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 封面 北京微达电子技术有限责任公司 ⋯⋯⋯⋯⋯ 封二 施迈赛工业开关制造 上海有限公司 ⋯⋯ 封三 北京机械工业 自动化研究所 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 封底 1 1 5 O 1 第3 4 卷第7 期2 0 1 2 -7 上 施耐德 电气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘ 前彩1 福建顺昌虹润精密仪器有限公司 ⋯⋯⋯⋯⋯前彩2 正泰电器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 前彩3 中创国技 北京科技发展有限公司 ⋯⋯⋯前彩4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m