王治國(guó)，夏春風(fēng)

0 前言

在乒乓球集訓(xùn)中，一般利用發(fā)球機(jī)快速發(fā)球來(lái)鍛煉運(yùn)動(dòng)員的接球，但球發(fā)出去后，無(wú)法自動(dòng)收回。至今許多乒乓球訓(xùn)練場(chǎng)館內(nèi)仍采用人工撿球，這樣不僅占用時(shí)間而且消耗體力，造成效率低、工作量大等弊端[1]。觸摸屏與PLC組合是現(xiàn)代工業(yè)控制中的一種新方法。本文根據(jù)乒乓球運(yùn)動(dòng)特性和撿球控制要求，借助三菱FX3U型PLC和威綸TK6070iP觸摸屏的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)乒乓球的智能撿球控制，以訓(xùn)練時(shí)方便、輕松地?fù)炱鹌古仪?，提升乒乓球運(yùn)動(dòng)樂(lè)趣。三菱PLC與威綸觸摸屏的組合，不僅能夠解決PLC人機(jī)交互功能較差的問(wèn)題，還且能夠減少開(kāi)關(guān)、儀表等數(shù)量[2]，在節(jié)省撿球機(jī)空間與安裝尺寸的同時(shí)，使操作更加快捷方便。

1 觸摸屏概述

隨著科技的發(fā)展，人機(jī)操作界面廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)器的操作中。觸摸屏技術(shù)憑借它直觀、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，除賦予了使用者更加直接、便捷的操作之外，還增加了人機(jī)直接互動(dòng)的親切感，引發(fā)了消費(fèi)者的熱烈追捧[3]。觸摸屏是“人”與“機(jī)”相互交流信息的窗口，使用者只要用手指輕輕地觸碰屏幕上的圖形或文字符號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的控制和信息顯示[4]。觸摸屏一改傳統(tǒng)控制中的鍵盤(pán)操作，替代了傳統(tǒng)控制的顯示器以及控制臺(tái)，將檢測(cè)裝置上接受的觸摸信息轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)送到CPU運(yùn)算處理后，再接受CPU發(fā)回的指令信號(hào)，并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作[5]，是一個(gè)集信息顯示、處理、通信和控制于一體的綜合信息系統(tǒng)[6]。觸摸屏與PLC配套使用，可實(shí)現(xiàn)PLC功能的擴(kuò)展，提升PLC的可視化和靈活性，且能夠減少開(kāi)關(guān)、按鈕的使用，使整個(gè)控制更加形象、直觀、簡(jiǎn)單、方便。

本文使用的TK6070iP觸摸屏是威綸觸摸屏TK系列的一種，是一款經(jīng)濟(jì)型TK系列主機(jī)，其具有7寸65536色TFT真彩，分辨率為800×480，COM口通訊支持RS232，RS485，RS422通訊，可替代TK6070iH、MT6070iH和MT6056iV等老款人機(jī)界面。威綸TK6070iP凝聚了威綸科技多年來(lái)國(guó)際市場(chǎng)積累的成功經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品輕巧、簡(jiǎn)便，價(jià)格優(yōu)惠，品質(zhì)保證，與PLC配合能夠發(fā)揮出最佳的效果。

TK6070iP觸摸屏使用的組態(tài)軟件是EB8000 Project Manager軟件(簡(jiǎn)稱(chēng)EB8000)，其是威綸科技公司開(kāi)發(fā)的人機(jī)界面軟件，是一種用圖標(biāo)代替文本創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，且?guī)в兄形牟僮鹘缑?，所以該組態(tài)軟件簡(jiǎn)單易學(xué)而又功能強(qiáng)大，使用戶(hù)能以最快的速度掌握其設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出一流的作品。

2 觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)

2.1 觸摸屏人機(jī)界面功能要求

根據(jù)乒乓球智能撿球機(jī)的控制要求，結(jié)合PLC程序的輸入輸出點(diǎn)分配表，觸摸屏人機(jī)界面軟元件設(shè)計(jì)表如表1所示。

表1 觸摸屏人機(jī)界面軟元件設(shè)計(jì)表

表1中，啟動(dòng)按鈕用于控制啟動(dòng)，按下時(shí)執(zhí)行PLC程序且撿球機(jī)開(kāi)始工作，此時(shí)工作指示燈Y2亮起；停止按鈕用于控制停止，按下時(shí)撿球機(jī)停止工作；當(dāng)實(shí)際球數(shù)D1值等于設(shè)置球數(shù)D0值時(shí)，蜂鳴器Y1報(bào)警，提示人取走撿拾的乒乓球，然后按清零按鈕對(duì)撿球機(jī)進(jìn)行清零，為下一次撿球作好準(zhǔn)備。

2.2 觸摸屏系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，除使用威綸TK6070iP觸摸屏外，還需選用組態(tài)軟件EB8000。設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)觸摸屏程序進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，其具體操作步驟如下。

（1）新建文件：雙擊EB8000軟件，在出現(xiàn)的界面點(diǎn)擊EasyBuilder8000，在文件菜單中選擇“新建文件”，然后觸摸屏型號(hào)選擇“TK6070iP（800*480）”，顯示模式選擇“水平”，點(diǎn)確定后進(jìn)入“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”界面。

（2）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：在“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”界面點(diǎn)擊“新增”，選擇配套的PLC類(lèi)型為“FX3U/FX3G”，接口類(lèi)型為“RS-485 4W”，COM口設(shè)置與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接口一致為“C0M2”，PLC預(yù)設(shè)站號(hào)為“0”，然后點(diǎn)確定，出現(xiàn)圖1所示的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面，最后點(diǎn)擊確定，完成PLC和觸摸屏參數(shù)設(shè)置。

圖1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面圖

2.3 觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)

完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置后，根據(jù)表1所示，進(jìn)行觸摸屏人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)。觸摸屏人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)包括文字、按鈕、指示燈、球數(shù)設(shè)置等，設(shè)計(jì)詳細(xì)過(guò)程如下。

（1）觸摸屏操作界面文字設(shè)計(jì)

為便于觀看和顯示，先對(duì)乒乓球智能撿球機(jī)觸摸屏操作界面進(jìn)行文字設(shè)計(jì)，其詳細(xì)地設(shè)計(jì)步驟為：點(diǎn)擊“文字”，在出現(xiàn)的“文字”界面中按美學(xué)和喜好設(shè)置相應(yīng)的字體、顏色和文字內(nèi)容，并將其按功能放在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｓ|摸屏操作界面文字設(shè)計(jì)主要有機(jī)器名稱(chēng)、按鈕名稱(chēng)、指示燈名稱(chēng)和球數(shù)設(shè)置名稱(chēng)等。其中機(jī)器名稱(chēng)“乒乓球智能撿球機(jī)”文字字體選“華文楷體”、顏色選“黑色”、尺寸選“64”、對(duì)齊選“左對(duì)齊”；按鈕名稱(chēng)有啟動(dòng)、停止和清零；指示燈名稱(chēng)有工作和報(bào)警；所有按鈕和指示燈文字字體選“華文楷體”、顏色選“白色”、尺寸選“25”、對(duì)齊選“左對(duì)齊”。“設(shè)置球數(shù)”和“實(shí)際球數(shù)”文字字體選“華文楷體”、顏色選“藍(lán)色”、尺寸選“30”、對(duì)齊選“左對(duì)齊”。

（2）觸摸屏操作界面按鈕設(shè)計(jì)

乒乓球智能撿球機(jī)觸摸屏操作界面要設(shè)計(jì)的按鈕有啟動(dòng)、停止和清零按鈕，其詳細(xì)地設(shè)計(jì)步驟如下。

1）操作界面啟動(dòng)按鈕設(shè)計(jì)

操作界面啟動(dòng)按鈕設(shè)計(jì)步驟為：點(diǎn)擊“位狀態(tài)設(shè)置”，出現(xiàn)“新增位狀態(tài)設(shè)置元件”界面，在出現(xiàn)的界面中選“一般屬性”界面，并將PLC名稱(chēng)選擇“FX3U”、地址選擇“X0”、開(kāi)關(guān)類(lèi)型選擇“切換開(kāi)關(guān)”；在“圖片”界面中點(diǎn)擊圖庫(kù)，在向量圖庫(kù)中點(diǎn)擊“Button”，選擇一個(gè)適合的按鈕類(lèi)型點(diǎn)擊確定，再將按鈕狀態(tài)“0”的背景色選為綠色，按鈕狀態(tài)“1”的背景色選為紅色；點(diǎn)擊確定，將出現(xiàn)的光標(biāo)放到“啟動(dòng)”文字上方。

2）操作界面停止和復(fù)位按鈕設(shè)計(jì)

操作界面停止和復(fù)位按鈕設(shè)計(jì)步驟為：復(fù)制已設(shè)置好的啟動(dòng)按鈕，分別在“停止”和“清零”文字上方各粘貼一下，再分別雙擊粘貼的啟動(dòng)按鈕，在“一般屬性”界面中分別將地址修改為“X1”和“X3”；在“圖片”界面中將“停止”按鈕狀態(tài)“0”的背景色修改為紅色，按鈕狀態(tài)“1”的背景色修改為綠色；將“清零”按鈕狀態(tài)“0”的背景色修改為淺黃色，按鈕狀態(tài)“1”的背景色修改為蘭紫色；其余參數(shù)設(shè)置均不變。

（3）觸摸屏操作界面指示燈設(shè)計(jì)

乒乓球智能撿球機(jī)觸摸屏操作界面要設(shè)計(jì)的指示燈有報(bào)警和工作指示燈。其詳細(xì)地設(shè)計(jì)步驟如下。

1）觸摸屏操作界面報(bào)警指示燈設(shè)計(jì)

觸摸屏操作界面報(bào)警指示燈設(shè)計(jì)步驟為：點(diǎn)擊“位狀態(tài)指示燈”，出現(xiàn)“新增位狀態(tài)指示燈元件”界面，在出現(xiàn)的界面中選“一般屬性”界面，將PLC名稱(chēng)選擇“FX3U”、地址選“Y1”；在“圖片”界面中點(diǎn)擊圖庫(kù)，在向量圖庫(kù)中點(diǎn)擊“System Lamp”，選擇一個(gè)適合的指示燈類(lèi)型點(diǎn)擊確定；再將指示燈狀態(tài)“0”的背景色選為紅色，按鈕狀態(tài)“1”的背景色選為藍(lán)色；點(diǎn)擊確定，將出現(xiàn)的光標(biāo)放到“報(bào)警”文字上方。

2）觸摸屏操作界面工作指示燈設(shè)計(jì)

觸摸屏操作界面工作指示燈設(shè)計(jì)步驟為：復(fù)制已設(shè)置好的報(bào)警指示燈，在“工作”文字上方粘貼一下，再雙擊粘貼的報(bào)警指示燈，在“一般屬性”界面中將地址修改為“Y2”；在“圖片”界面中將指示燈狀態(tài)“0”的背景色修改為綠色，狀態(tài)“1”的背景色修改為藍(lán)色；其余參數(shù)設(shè)置均不變。

（4）觸摸屏操作界面球數(shù)設(shè)置設(shè)計(jì)

為便于觀看、顯示和計(jì)數(shù)乒乓球，乒乓球智能撿球機(jī)觸摸屏操作界面要設(shè)計(jì)設(shè)置球數(shù)和實(shí)際球數(shù)，其詳細(xì)地設(shè)計(jì)步驟如下。

1）觸摸屏操作界面設(shè)置球數(shù)設(shè)計(jì)

觸摸屏操作界面設(shè)置球數(shù)設(shè)計(jì)步驟為：點(diǎn)擊“數(shù)值”，出現(xiàn)“新增數(shù)值元件”界面，在出現(xiàn)的界面中選“一般屬性”界面，將PLC名稱(chēng)選擇“FX3U”、地址選“D0”；在“數(shù)值輸入”界面中模式選“觸控”，鍵盤(pán)選“使用彈出鍵盤(pán)”；在“數(shù)值格式”界面中顯示資料格式選“16-bit Un?signed”，數(shù)字位數(shù)選小數(shù)點(diǎn)以上“3”位；在“圖片”界面中點(diǎn)擊圖庫(kù)，在向量圖庫(kù)中點(diǎn)擊“Sys?tem Frame”，選擇一個(gè)適合的數(shù)值元件類(lèi)型；在“字體”界面中，字體選“Arial”，尺寸選“120”，顏色選“紅色”，對(duì)齊選“置中對(duì)齊”，點(diǎn)擊確定，將出現(xiàn)的光標(biāo)放到“設(shè)置球數(shù)”文字處。

2）觸摸屏操作界面實(shí)際球數(shù)設(shè)計(jì)

觸摸屏操作界面實(shí)際球數(shù)設(shè)計(jì)步驟為：復(fù)制已設(shè)置好的設(shè)置球數(shù)數(shù)值，在“實(shí)際球數(shù)”文字處粘貼一下，再雙擊粘貼的設(shè)置球數(shù)數(shù)值，在“一般屬性”界面中將地址修改為“D1”；其余參數(shù)設(shè)置均不變。

通過(guò)EB8000組態(tài)軟件設(shè)計(jì)好的乒乓球智能撿球機(jī)觸摸屏人機(jī)操作界面如圖2所示，下載到實(shí)際的觸摸屏中顯示的操作界面如圖3所示。

圖2 設(shè)計(jì)的觸摸屏操作界面圖

3 觸摸屏人機(jī)界面操作系統(tǒng)的調(diào)試

觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)完畢后，先模擬調(diào)試再進(jìn)行實(shí)物調(diào)試。實(shí)物調(diào)試時(shí)，先連接并安裝好撿球機(jī)，打開(kāi)撿球機(jī)上的觸摸屏和PLC控制開(kāi)關(guān)及設(shè)計(jì)好的觸摸屏人機(jī)界面程序；然后點(diǎn)擊程序“工具”中的“編譯”，點(diǎn)擊“開(kāi)始編譯”，編譯成功后關(guān)閉編譯界面；接著點(diǎn)擊“工具”中的“下載”，選擇“USB下載”，點(diǎn)擊“下載”，觸摸屏人機(jī)界面程序下載完成后，觸摸屏界面上就出現(xiàn)圖3所示的界面，最后關(guān)閉下載界面。

圖3 下載后的觸摸屏操作界面圖

打開(kāi)電腦上安裝的三菱PLC編程軟件GX De?veloper 8.6，將事先編寫(xiě)好的PLC程序下載到PLC設(shè)備中，進(jìn)行PLC程序和觸摸屏程序的聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試時(shí)，先觸點(diǎn)觸摸屏“設(shè)置球數(shù)”，任意設(shè)置一定量的球數(shù)；然后再手按“啟動(dòng)”按鈕，推動(dòng)撿球機(jī)去撿球，同時(shí)PLC程序工作，計(jì)數(shù)傳感器X2計(jì)數(shù)并將數(shù)值反饋給“實(shí)際球數(shù)”，當(dāng)“實(shí)際球數(shù)”值等于“設(shè)置球數(shù)”值時(shí)，撿球機(jī)蜂鳴器報(bào)警，提醒人將撿拾的乒乓球移走；接著按“停止”按鈕，撿球機(jī)停止工作；最后按“清零”按鈕，對(duì)撿球機(jī)進(jìn)行清零，為下一次撿球作好準(zhǔn)備。

若在調(diào)試過(guò)程中，觸摸屏人機(jī)界面不能夠正常運(yùn)行，可能存在以下問(wèn)題。

（1）在操作界面設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)EB8000軟件設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)與PLC本身設(shè)置的參數(shù)不相同或接線方式不對(duì)，導(dǎo)致PLC與觸摸屏不能夠正常通訊。解決方法是認(rèn)真檢查、重新正確設(shè)置參數(shù)或正確接線就行。

（2）在操作界面設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)顯示元件的設(shè)備地址與PLC存儲(chǔ)該參數(shù)的地址不相同。解決方法是先搞清楚PLC程序各參數(shù)的存儲(chǔ)地址，再正確設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示元件的設(shè)備地址。

4 結(jié)束語(yǔ)

將威綸觸摸屏與三菱PLC有機(jī)結(jié)合用來(lái)控制乒乓球智能撿球機(jī)，此簡(jiǎn)化了撿球機(jī)的可操作性，還節(jié)省了撿球機(jī)的開(kāi)關(guān)數(shù)量，減少了PLC的外部接線，提高了撿球機(jī)的可靠性和靈活性，使撿球機(jī)更具有廣闊的應(yīng)用前景。觸摸屏觸控操作簡(jiǎn)單、便捷、人性化，通過(guò)組態(tài)軟件修改觸摸屏人機(jī)界面，該方案就可移植到其他系統(tǒng)中，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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