程帝斌

(重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院，重慶 408000)

1 評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

本評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括了硬件和軟件的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。硬件的設(shè)計(jì)包括硬件組態(tài)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；軟件的設(shè)計(jì)包括了西門(mén)子PLC的編程與觸摸屏和上位機(jī)的編程。設(shè)計(jì)方案解決以下幾個(gè)問(wèn)題。

(1)PLC與PLC、PLC與觸摸屏通訊的問(wèn)題。目前有以下幾種通訊方式：RS232、RS485、TCP/IP通訊；考慮現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備布置情況選擇通訊速度快傳輸距離遠(yuǎn)的TCP/IP通訊。

(2)PLC編程語(yǔ)言和HMI對(duì)PLC進(jìn)行的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，使之具有對(duì)HMI與PLC的聯(lián)網(wǎng)操作實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽成績(jī)的實(shí)時(shí)輸入統(tǒng)計(jì)顯示功能，能完成對(duì)選手成績(jī)自動(dòng)計(jì)算以及選手成績(jī)的自動(dòng)排序功能。

2 評(píng)分系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件選型

根據(jù)PLC與HMI在競(jìng)賽中裁判評(píng)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，輸入只需要用一個(gè)啟動(dòng)一個(gè)停止，輸出有一個(gè)開(kāi)始評(píng)分指示、停止評(píng)分指示、報(bào)警指示等；根據(jù)硬件所需輸入輸出的實(shí)際情況PLC選用S7-1212C AC/DC/RLY。考慮到本校的實(shí)際情況觸摸屏可以選用昆侖通態(tài)有以太網(wǎng)通訊接口的7寸屏，也可以選用西門(mén)子的觸摸屏。

2.2 硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)設(shè)計(jì)

根據(jù)評(píng)分系統(tǒng)裁判人數(shù)的不同有以下2種方案：

(1)裁判人數(shù)少于12人的，選用1臺(tái)PLC和12臺(tái)HMI、1臺(tái)PC、兩個(gè)8口的交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下。

(2)裁判人數(shù)大于12人的，選用1臺(tái)PC、2臺(tái)PLC和24臺(tái)HMI、4臺(tái)8口交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下。

2.3 觸摸屏與PLC的通訊設(shè)置

根據(jù)選型設(shè)計(jì)，昆侖通態(tài)的觸摸屏與西門(mén)子1200系列PLC的通訊設(shè)置只需要在PLC硬件組態(tài)的時(shí)候做一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)置，選擇PLC屬性——連接機(jī)制——允許來(lái)自遠(yuǎn)程對(duì)象的PUT/GET通訊訪問(wèn)；設(shè)置如下圖所示。

3 評(píng)分系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 分配I/O

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求I/O分配如下表：

輸入輸出輸入元件輸入繼電器作用控制元件輸出繼電器作用SB1I0.0啟動(dòng)HL1(綠燈)Q0.0啟動(dòng)指示SB2I0.1停止HL2(紅燈)Q0.1停止指示HL3(黃燈)Q0.2裁判評(píng)分指示

3.2 繪制硬件接線圖

3.3 PLC程序的編寫(xiě)

(1)新建一個(gè)DB數(shù)據(jù)塊。DB數(shù)據(jù)塊相當(dāng)于西門(mén)子200smart的V變量數(shù)據(jù)區(qū)，在1200系列PLC中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是用DB區(qū)來(lái)存儲(chǔ)的，以及觸摸屏、上位機(jī)這些的通訊也可以使用DB變量。我們建立一個(gè)DB存儲(chǔ)區(qū)主要用來(lái)接收觸摸屏上裁判的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)，同時(shí)將裁判的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終得到每個(gè)選手的成績(jī)，然后排序后將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，在大屏上顯示出來(lái)。

(2)主程序的編寫(xiě)。在博圖軟件中完成主程序的編寫(xiě)，主程序主要完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算排序功能的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的功能；我們用梯形圖完成控制程序的編寫(xiě)，用SCL完成選手成績(jī)的計(jì)算與排序，采用混合編程的方式完成主程序的編寫(xiě)。

3.4 觸摸屏與上位機(jī)程序的編寫(xiě)

裁判所用觸摸屏的程序編寫(xiě)只需要完成以下幾個(gè)項(xiàng)目：選手開(kāi)始做答提示，選手做答完畢提示，裁判評(píng)分指示，裁判員評(píng)判成績(jī)的輸入，成績(jī)修改按鈕，成績(jī)提交按鈕等項(xiàng)目。上位機(jī)程序主要使用WCC完成，相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)與觸摸屏的程序設(shè)計(jì)類(lèi)似。

4 系統(tǒng)調(diào)試

博圖軟件本身具有仿真功能，無(wú)需添加另外的程序進(jìn)行仿真。點(diǎn)擊開(kāi)始仿真按鈕便可以開(kāi)始進(jìn)行仿真，打開(kāi)監(jiān)控窗口點(diǎn)擊監(jiān)控既可以更改信號(hào)的當(dāng)前值，同時(shí)觀察軟件的運(yùn)行結(jié)果是否正常，如有問(wèn)題，退出仿真修改好后再一次進(jìn)行仿真，直到程序調(diào)試成功。

昆侖通態(tài)的編程軟件MCGS也可以與博圖軟件進(jìn)行仿真連接，由于所使用的觸摸屏數(shù)量較多而且每個(gè)觸摸屏的程序基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，只是各自與PLC對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中的地址不同，所以我們?cè)谡{(diào)試的時(shí)候只需要調(diào)試2～3臺(tái)觸摸屏程序即可。上位機(jī)的程序和觸摸屏程序一起調(diào)試，通過(guò)從觸摸屏上輸入選手成績(jī)，觀察上位機(jī)上能否正確的顯示選手的成績(jī)以及最終的排序結(jié)果。

在仿真調(diào)試完成確認(rèn)程序無(wú)誤后將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電氣安裝，完成后進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，觀察各指示燈以及硬件觸摸屏上的輸入輸出與上位機(jī)上的顯示是否正確，是否還需要增加之前沒(méi)有考慮到的功能，再對(duì)程序進(jìn)行小范圍的修改，確認(rèn)正確可行之后整個(gè)系統(tǒng)就設(shè)計(jì)制作完成。

5 結(jié)語(yǔ)

該評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件和軟件的設(shè)計(jì)2個(gè)部分，硬件采用了西門(mén)子的1200系列PLC中的S7-1212C AC/DC/RLY作為主控設(shè)備，在主控設(shè)備是設(shè)置了2個(gè)開(kāi)關(guān)作為啟動(dòng)與停止的控制；觸摸屏作為裁判評(píng)分的輸入設(shè)備，上位機(jī)作為結(jié)果的顯示設(shè)備，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的評(píng)分系統(tǒng)。程序設(shè)計(jì)采用了梯形圖與SCL編程相結(jié)合的方法，這樣有利于將簡(jiǎn)單的邏輯控制與復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。