基于PLC和计算机的多媒体抢答器设计.pdf

第 5期 总第 1 7 4期 2 01 2年 1 O月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEERI NG AUTOMATI ON NO ．5 0c t ． 文章 编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 5 0 0 2 2 0 2 基于 P L C和计算机 的多媒体抢答器设计 蔡 小磊 ，王 昌龙 ，董成林 ，胡 学敏 ，詹风伟 扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 2 2 5 1 2 7 摘要 以三菱 F X 2 N 型 P L C作为下位机 ，以计算机作 为上位机 ，实现 了多媒体 抢答器 的设计。 图形化 编程 和数据流 驱 动 方 式是 L a b VI E W8 ． 6最 显著 的特 点。为 增 强该 装 置 的实 用 性，使 用 了 L a b V I E W8 ． 6和 Ac c e s s 小 型数据库 ，用 户可 以在计算机上根据 需要修 改题库。该设计 克服 了常规抢答器 的缺 点，实现 了竞 赛答 题的智能化管理 。具有较好 的人机交互界面。 关键词 L a b V I E W8 ． 6 ；抢答器；P L C计算机 ；多媒体 中图分类号 T P 2 7 3 ． 5 文献标识码 A 0 引言 P L C具 有 可靠性 高 、 抗 干扰 能 力强 、 通 用 性 强 、 编 程 简单 、 体 积 小 、 重 量 轻 、 功 耗低 、 维 护方 便 等 优点 ， 但 是其处理速度和多媒体处理能力较弱。而计算机有着 高 速 的 C P U 处 理 能 力 和 良好 的 人 机 交 互 界 面 。因 此 ， 将 P L C与计算机二者结合起来可以充分利用各 自 的优点 ， 再加上某些软件的使用， 可以实现性价 比很高 的 控制 系统 。 以往 企 业 自己搞知 识竞 赛 ， 都 是 由主持人 读题 ， 由 观 众和选 手 安静仔 细 地 听题 目， 而选 手 和 观众 所 渴 望 的类 似电视 台 的节 目效 果难 以实 现 。本文设计 的多媒 体抢答器就是简单地利用 P L C、 计算机及投影仪设备 资源， 通过软件 L a b V I E W8 ． 6和 Ac c e s s小型数据库 来实现专业效果的竞赛系统 ， 完成 了竞赛过程的智能 化 控制 。 1 系统总体 结构 本 系统 主要 由上位 机计 算机 和下 位机 P L C组 成 。 上位机通过 L a b VI E w8 ． 6和 Ac c e s s 数据库实现抢答 过程中答题管理的控制 ， 并保持对下位机的监视和密 切通信 。而下位机则负责按钮处理 、 串 口数据的接 收 和发送 。系统主要包括 P L C模块 、 串 口通信模块 、 选 手按钮模块 、 主持人按钮模块 、 抢答 时间显示模块 、 音 响 电路模块 、 对号显示模块、 P C机 以及投影仪 。多媒 体抢答器的系统结构框图如图 1所示。 2硬件 设计 系统硬件 电路主要 包括选 手 和主持人 按钮模 块 电 路、 基于三菱 F X 2 N的 P L C模块 电路、 对号显示和抢 答时间显示模块以及音响电路模块电路。图 2为硬件 电路接线图。 主持人按钮l l 选手按钮 模块 l l 模块 P L C 模块 F X 2 N - 4 8 M R 音响电路l I 对号显示 模块I l 模块 多媒体抢 答器 的系统结构框 图 本设计采用模块化结构， 其软件 系统包括上位机 和下位机两部分， 两者之间通过串口进行通信 。 3 ． 1上位机程 序 本文将 L a b VI E W8 ． 6 、 Ac c e s s 小型数据库和计算 机三者结合， 使得人机交互界面更加人性化 ， 实现了抢 答过 程 的智能 化管理 ， 再 加上投 影仪 的应用 ， 使得 观众 和参赛队有更加强烈的视听感受； 计算机通过串 口实 时处理 P L C发来的帧数据， 根据不同的帧数据做出对 应事件的处理 。图 3为上位机运行界面 ， 上位机程序 是基于面向对象编写的。 3 ． 2 利 用 L a b VI E W8 ． 6标 准 串 口函数进 行 串口通信 利用 L a b VI E W8 ． 6标准串口函数进行串 I 1 通信方 法适用于 L a b V I E W 和 F X 2 N P L C的编程 口通信。在 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 3 - 3 1 ；修回 日期 2 0 1 2 0 6 0 7 作 者简介 蔡小磊 1 9 8 6 一 ，男 ，江苏宿迁人 ，在读硕士研究生 ，研究方向 ；机电控制 。 ● 口信 串通董 ～ 软 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年 第 5期 蔡 小磊 ， 等 基于 P L C和 计算机 的多媒 体抢 答器设计 2 3 L a b V I E W 中提供 了几个标准的串口通信 函数， 其 串口 通信的基本步骤为初始化端 I I 、 读写端口和关闭端口。 3 ． 3 串口通 信协议 本文采用 L a b VI E W8 ． 6软件编写 P C的通 信程 序 ， 它必须依据所连接 P L C的通信规程来编写通信协 议 。F X系列 P L C的通信协议有数据格式、 通信命令、 通信控制字符 、 报文格式、 传输 规程。图 4为数据格 式 。 图 3 上位机运行界面 图 2硬件 电路接线 图 按键 ， 这一轮答题结束， 然后进行下一轮抢答。 止位 图 4数 据 格 式 3 ． 4下位机 程序 本系统下位机程序主要负责对串 口通信的控制服 务 ， 包括主持人按钮和选手抢答按钮。利用 C语 言设 计下位机程序 ， 其主程序流程如图 5 所示 。 当主 持人 按 下 开始 按 键 时 ， 抢 答 开 始 。如 果 某 队 在第一时 间 内按下 按钮 ， P L C首先判 断抢 答是 否有 效 ， 若有效 ， 则判 断该队是否在设定 的时间 内完成答 题 ， 若在设定的时间内完成答题 ， 答题成功 ； 否则 ， 发 出 信号提示主持人 ； 假如抢 答无效， 则 判断抢答 是否犯 规 ， 如犯规 ， 对应的某队灯亮 ， 总台灯亮 ； 裁判按下复位 裁判 台按下开始 主持人复位 图 5主 程序 流 程 图 4结束 语 本文提出了一个基 于 P L C和计算机 的抢答器设 计方案 。上位机和下位机的完美结合实现了抢答过程 的智能 化 管理 ， 加 上投 影仪 的大屏 幕 现场播 放 ， 使 得参 赛队能够更加准确地获得竞赛题 目的含义 ， 给观众 以 强烈的视觉和听觉感受 ， 使整个竞赛 过程更加精彩。 本方案具有实际应用价值和广阔的应用前景 。 参考文献和英文摘要转第 2 6页 使 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 2年第 5期 从以上模态计算结果及振型图可知 构架前 6阶 为刚体模态 ， 故没有振型变化 ； 构架第 7阶振型频率值 为 3 O ． 4 5 Hz ， 自振频率数值较高 ， 具有一定的扭转刚 度 ， 利于适应轮轨面的垂向不平顺性 ； 第 8阶、 l 1阶振 型表明构架有一定的横向弯 曲刚度； 构架第 9阶振型 为平面剪切 ， 且频率值较大 ， 表明构架侧梁和端梁具有 较大的刚度 ； 第 1 O阶、 l 2阶振型说明构架有一定的横 向、 垂向弯曲刚度 ， 构架整体刚度较大 ， 其承载性较好。 通过模态分析可 以得出， 地铁 车辆转向架构架 自 身振动频率较高 ， 振型主要为两侧梁的扭转弯曲， 并具 有一定 的扭转 、 弯 曲刚度。构架 的最低 固有频 率为 3 O ． 4 5 Hz ， 远离 6 Hz 1 0 Hz的激振频率 ， 与车体的振 动频率的耦合性不高， 能有效地避免与车体发生共振。 3结论 通过对某型地铁转向架构架结构强度分析以及模 态分析可知， 构架在 4种工况下最大应力值 为 1 0 9 ． 9 MP a ， 低于许用应力值 ， 满足设计要求 ； 构架主要侧梁 以弯 曲摆动为主， 其 自振频率较高， 最低 固有频率远离 6 Hz ～1 O HZ的激振频率， 其动态特性较为合理 。 参考文献 [ 1 ] 严 隽耄． 车辆工程[ M] ． 北京 中国铁道 出版社 ． 2 0 0 3 ． [ 2 ] 范平清． MB _ 1新型客车转向架构架强度疲劳寿命分析 [ D ] ． 长春 吉林大学 ． 2 0 0 7 2 6 ． [ 3 ] 张胜 兰 ． 严飞． 基于 Hy p e r Wo r k s 的车架 模态分析 [ J ] ． 机 械设计 与制造 ， 2 0 0 5 4 1 0 - 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a n s we r ma c h i n e ，r e a l i z e s t h e i n t e l l e c t u a l i z e d ma n a g e me n t o f c o mp e t i t i o n a n d h a s a g o o d h u ma n - c o mp u t e r i n t e r f a c e ． Ke y wo rd s La b VI EW 8 ． 6；r u s h - a n s we r ma c h i n e ；P Ll；c o mp u t e r ；mu l t i me d i a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m