论文部分内容阅读
[摘 要]本文介绍采用继电器及PLC触摸屏分别制作三位抢答器的过程，分别论述了继电器控制方式的特点、PLC控制方式的特点、触摸屏的使用。并给出了继电器控制线路图、PLC梯形图、指令表，外部接线图、触摸屏的制作方法、三位抢答器的其它用途。
[关键词]接触器 PLC 触摸屏 抢答器
中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0084-02
前言
这学期，针对上海商学院等学校失火的事件，学校为了加强全校师生的安全意识，举办了一系列的集体宣传活动，并要求每个班级均要开展相应的主题班会。为了配合学校的工作，增强学生的安全意识，决定在本班级开展一次有关安全逃生的抢答比赛。在活动前期准备工作中发现抢答比赛过程中如无准确的抢答装置确定抢答顺序，单靠人力去判断，不能很好地保持比赛的公平性。市面上有各种各样的抢答器，但为了节省班费及加强学生的实操能力，决定自行设计抢答器。经过认真思考、设计后，制作了一台三位抢答器，保证了比赛的正常、公平进行。制作过程如下。
一、前期设计阶段
开始设计时，采用了继电器的控制方式，因为输出只控制指示灯，抢答器的通过负荷很小，故采用中间继电器控制。根据抢答器的控制要求：1、有三位同学同时进行抢答，只要其中有一位同学抢答了，另外两位同学的抢答按键就会失效。2、只有在主持人宣布抢答开始的10秒内才能抢答有效，并且主持人宣布开始时，抢答开始指示灯亮。如无人在10秒按键抢答，则无人抢答指示灯亮。3、当有一位同学抢答成功时，相应的指示灯发亮，以示抢答成功。使用了三个型号JZ7-44的中间继电器、一个型号为JS7-1A的气囊式时间继电器、5个型号为LA10-1H的按钮（四绿一红）、5个指示灯（四绿一红）完成线路设计要求。设计的线路图如下图所示：（图1）
（图1）中各操作、指示元件说明：
SB1——第一组抢答按钮
SB2——第二组抢答按钮
SB3——第三组抢答按钮
SB4——主持人开始按钮
SB5——主持人复位按钮
HL1——第一组抢答成功指示灯
HL2——第二组抢答成功指示灯
HL3——第三组抢答成功指示灯
HL4——无人抢答指示灯
HL5——开始抢答指示灯
KT——时间继电器（通电延时型、定时10秒）
（图1）中的控制线路基本上能满足抢答器的控制要求，但经过认真思考后，这个设计电路最终不被采用，原因在于：电路在接线上较麻烦，另外电路可能会出现误操作；作为教具使用應尽量利用一些新技术，从而在教学上能给学生更多的启发。
二、制作完成过程
1、PLC梯形图
由于继电器控制的电路不被采用，在向校领导及教研组长申请后，决定使用PLC及触摸屏来制作抢答器。因为PLC控制可达到既安全又可靠的效果，并且使用触摸屏可以增加操作界面的多样化。设计时还增加了每组答对问题条数的显示。因而选用了一台三菱FX2N-32MRPLC和一台三菱F940GOT触摸屏代替继电器来制作抢答器。根据抢答器的控制要求及修改继电器控制电路图后得PLC梯形图如（图2）
新设计的PLC抢答器增加了以下几项功能：一是三组抢答按钮采用上升沿触发。以防出现抢答时有人一直按下抢答按钮，当主持人一按开始按钮即抢答成功的现象。二是在抢答器输出继电器回路增加了三组抢答成功继电器的常闭触头，形成互锁。当有一组抢答成功时，通过串接的常闭触头断开抢答开始指示灯，达到更完善的控制要求。三是为了统计每一组抢答成功并回答正确的次数，增加了加法回路和清零回路，通过加法回路可计算出三组的成绩，得出那一组取得最好的成绩。清零回路能将成绩清零，方便再进行新一轮的开始。
2、PLC抢答器指令表：
根据设计完成的线路图写指令如表（表1）
3、PLC抢答器外部接线图
抢答器PLC外部接线图如下图所示：（图3）
抢答器PLC外部接线图说明：
SB1——第一组抢答操作按钮
SB2——第二组抢答操作按钮
SB3——第三组抢答操作按钮
输入继电器X4、X5、X6、X7由触摸屏进行触摸控制，即SB4、SB5、SB6、SB7为触摸键。
输出直接控制指示灯，使用直流24V提供电源。
4、PLC抢答器元件明细表如下表所示：（表2）
5、触摸屏制作
使用FX-PCS-DU/WIN操作软件对触摸屏进行设置。设计完成的触摸屏共有以下四个显示画面：
画面一：（共通画面）
（图4）
画面二：（0号画面）
（图5）
画面三：（1号画面，主画面）
画面三详细说明：本画面为抢答器主画面。其中“开始（设定与PLC中的位元件X4相互对应）、复位（设定与PLC中的位元件X5相互对应）、总分（该键可切换至画面四）、加分（设定与PLC中的位元件X7相互对应）、清零（设定与PLC中的位元件X6相互对应）”均为触摸键，、“第一组（与PLC中的位元件M101相关联）、第二组（与PLC中的位元件M102相关联）、第三组（与PLC中的位元件M103相关联）”均为触摸屏灯，代表三个组，抢答成功的组别灯亮（图6）。
画面四：（2号画面）
（图7）
6、触摸屏与PLC的连接
使用专用连接电缆FX-50DU-CABO将触摸屏上的可编程控制器用连接器与PLC进行通信连接。
三、完成后的使用情况
抢答器完成后，保证了比赛的公平顺利进行。虽然制作这个PLC控制三位抢答器几乎没有带来任何的经济效益，甚至于使用了大量的人力、物力，较长的时间。但是对我和对学生来说却是一次难得的煅炼机会，在我的指导和组织下，全体同学均参加了抢答器的设计和制作，将所学知识真实地应用到实际当中，起到融会贯通的作用。得到了实际经验，煅炼了动手能力。并且制作完成的抢答器也可以存放在PLC教室，供学生实习实操教学示教具使用，对学校的教学做出贡献。
结束语
通过制作抢答器，我认识到在教学中使用到的各种设备，如用心去设计、组合、使用，各种设备都会有很大的扩展应用能力，焕发出新生命。同时，随着科技的高速发展，电工新技术也得到了充分的发展，如PLC及变频器的应用出现在越来越多的场合。在今后的工作、学习中，要多学习新技术、新技能，才能更好地适应新时代的要求，做出更大的贡献。
参考文献
[1] 劳动和社会保障部教材办会室组编写，《电力拖动控制线路与技能训练》，中国劳动社会保障出版社，2007年5月第四版.
[2] 张万忠、孙晋编著，《可编程控制器入门与应用实例》，中国电力出版社，2005年7月第一版.
[关键词]接触器 PLC 触摸屏 抢答器
中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0084-02
前言
这学期，针对上海商学院等学校失火的事件，学校为了加强全校师生的安全意识，举办了一系列的集体宣传活动，并要求每个班级均要开展相应的主题班会。为了配合学校的工作，增强学生的安全意识，决定在本班级开展一次有关安全逃生的抢答比赛。在活动前期准备工作中发现抢答比赛过程中如无准确的抢答装置确定抢答顺序，单靠人力去判断，不能很好地保持比赛的公平性。市面上有各种各样的抢答器，但为了节省班费及加强学生的实操能力，决定自行设计抢答器。经过认真思考、设计后，制作了一台三位抢答器，保证了比赛的正常、公平进行。制作过程如下。
一、前期设计阶段
开始设计时，采用了继电器的控制方式，因为输出只控制指示灯，抢答器的通过负荷很小，故采用中间继电器控制。根据抢答器的控制要求：1、有三位同学同时进行抢答，只要其中有一位同学抢答了，另外两位同学的抢答按键就会失效。2、只有在主持人宣布抢答开始的10秒内才能抢答有效，并且主持人宣布开始时，抢答开始指示灯亮。如无人在10秒按键抢答，则无人抢答指示灯亮。3、当有一位同学抢答成功时，相应的指示灯发亮，以示抢答成功。使用了三个型号JZ7-44的中间继电器、一个型号为JS7-1A的气囊式时间继电器、5个型号为LA10-1H的按钮（四绿一红）、5个指示灯（四绿一红）完成线路设计要求。设计的线路图如下图所示：（图1）
（图1）中各操作、指示元件说明：
SB1——第一组抢答按钮
SB2——第二组抢答按钮
SB3——第三组抢答按钮
SB4——主持人开始按钮
SB5——主持人复位按钮
HL1——第一组抢答成功指示灯
HL2——第二组抢答成功指示灯
HL3——第三组抢答成功指示灯
HL4——无人抢答指示灯
HL5——开始抢答指示灯
KT——时间继电器（通电延时型、定时10秒）
（图1）中的控制线路基本上能满足抢答器的控制要求，但经过认真思考后，这个设计电路最终不被采用，原因在于：电路在接线上较麻烦，另外电路可能会出现误操作；作为教具使用應尽量利用一些新技术，从而在教学上能给学生更多的启发。
二、制作完成过程
1、PLC梯形图
由于继电器控制的电路不被采用，在向校领导及教研组长申请后，决定使用PLC及触摸屏来制作抢答器。因为PLC控制可达到既安全又可靠的效果，并且使用触摸屏可以增加操作界面的多样化。设计时还增加了每组答对问题条数的显示。因而选用了一台三菱FX2N-32MRPLC和一台三菱F940GOT触摸屏代替继电器来制作抢答器。根据抢答器的控制要求及修改继电器控制电路图后得PLC梯形图如（图2）
新设计的PLC抢答器增加了以下几项功能：一是三组抢答按钮采用上升沿触发。以防出现抢答时有人一直按下抢答按钮，当主持人一按开始按钮即抢答成功的现象。二是在抢答器输出继电器回路增加了三组抢答成功继电器的常闭触头，形成互锁。当有一组抢答成功时，通过串接的常闭触头断开抢答开始指示灯，达到更完善的控制要求。三是为了统计每一组抢答成功并回答正确的次数，增加了加法回路和清零回路，通过加法回路可计算出三组的成绩，得出那一组取得最好的成绩。清零回路能将成绩清零，方便再进行新一轮的开始。
2、PLC抢答器指令表：
根据设计完成的线路图写指令如表（表1）
3、PLC抢答器外部接线图
抢答器PLC外部接线图如下图所示：（图3）
抢答器PLC外部接线图说明：
SB1——第一组抢答操作按钮
SB2——第二组抢答操作按钮
SB3——第三组抢答操作按钮
输入继电器X4、X5、X6、X7由触摸屏进行触摸控制，即SB4、SB5、SB6、SB7为触摸键。
输出直接控制指示灯，使用直流24V提供电源。
4、PLC抢答器元件明细表如下表所示：（表2）
5、触摸屏制作
使用FX-PCS-DU/WIN操作软件对触摸屏进行设置。设计完成的触摸屏共有以下四个显示画面：
画面一：（共通画面）
（图4）
画面二：（0号画面）
（图5）
画面三：（1号画面，主画面）
画面三详细说明：本画面为抢答器主画面。其中“开始（设定与PLC中的位元件X4相互对应）、复位（设定与PLC中的位元件X5相互对应）、总分（该键可切换至画面四）、加分（设定与PLC中的位元件X7相互对应）、清零（设定与PLC中的位元件X6相互对应）”均为触摸键，、“第一组（与PLC中的位元件M101相关联）、第二组（与PLC中的位元件M102相关联）、第三组（与PLC中的位元件M103相关联）”均为触摸屏灯，代表三个组，抢答成功的组别灯亮（图6）。
画面四：（2号画面）
（图7）
6、触摸屏与PLC的连接
使用专用连接电缆FX-50DU-CABO将触摸屏上的可编程控制器用连接器与PLC进行通信连接。
三、完成后的使用情况
抢答器完成后，保证了比赛的公平顺利进行。虽然制作这个PLC控制三位抢答器几乎没有带来任何的经济效益，甚至于使用了大量的人力、物力，较长的时间。但是对我和对学生来说却是一次难得的煅炼机会，在我的指导和组织下，全体同学均参加了抢答器的设计和制作，将所学知识真实地应用到实际当中，起到融会贯通的作用。得到了实际经验，煅炼了动手能力。并且制作完成的抢答器也可以存放在PLC教室，供学生实习实操教学示教具使用，对学校的教学做出贡献。
结束语
通过制作抢答器，我认识到在教学中使用到的各种设备，如用心去设计、组合、使用，各种设备都会有很大的扩展应用能力，焕发出新生命。同时，随着科技的高速发展，电工新技术也得到了充分的发展，如PLC及变频器的应用出现在越来越多的场合。在今后的工作、学习中，要多学习新技术、新技能，才能更好地适应新时代的要求，做出更大的贡献。
参考文献
[1] 劳动和社会保障部教材办会室组编写，《电力拖动控制线路与技能训练》，中国劳动社会保障出版社，2007年5月第四版.
[2] 张万忠、孙晋编著，《可编程控制器入门与应用实例》，中国电力出版社，2005年7月第一版.