基于PLC控制的打地鼠游戏装置的设计与制作

基于 PLC控制的打地鼠游戏装置的设计与制作

滕翼龙 王啸东 付建勋 钱晨旭

南京铁道职业技术学院 江苏 南京 210031

摘要：打地鼠游戏玩法可以自行选择，不断升级；不同游戏玩法，就要设计不同PLC程序，激发同学们持续深入学习PLC的动力。项目组在进行PLC控制技术开发时，先进行程序设计，然后计算机仿真，设计出仿真游戏，最后制作实物游戏装置。本文介绍了基于PLC控制的打地鼠游戏装置的设计与制作的方法与过程等。

关键词：打地鼠；PLC；仿真游戏；计算机仿真

1 引言

随着铁道事业的不断发展，电气自动化水平不断提升， PLC控制技术在铁道电气化中的运用也越来越广泛，PLC控制技术的应用极大地促进了现代铁道电气化进程的推进。现在铁道电气化控制装备较传统的装备来讲技术水平更高，这些得益于PLC控制技术的发展，在PLC控制技术主要是以微处理器作为基础，应用控制技术为实际造福，并且综合运用了自动的控制技术、计算机技术以及通讯信息技术等，极大地丰富了PLC控制技术的内容。

2 基于PLC控制的打地鼠游戏装置的作用

PLC技术在铁路电气化中的应用极为广泛，例如：PLC在铁路信号联锁控制中的应用、PLC在铁路除尘控制柜中的应用、PLC在动车组塞拉门控制中的应用等等。PLC课程是铁道专业学生的重要专业基础课，它影响着后续多门重要专业课程的学习与理解。PLC课程学习特点是入门容易，但学习精通较难。不少同学在学习PLC课程时浅尝即止，缺乏持续的兴趣和动力，不愿意深入学习PLC课程。为了激发同学们学习热情，深入学习PLC控制技术，为自己将来的铁路事业打下坚实的基础，在老师的指导下我们成立了创新项目组开展“基于PLC控制的打地鼠游戏装置的设计与制作”的项目研究。通过游戏激发同学们持续深入学习PLC的动力，同学们既可以用自己掌握的PLC技术设计游戏，还可以通过自己设计的游戏来娱乐。打地鼠游戏的玩法可以自行选择，不断升级。不同的游戏玩法，就要设计不同的PLC程序，这样同学们就有了持续深入学习PLC的动力，不知不觉中提升了自己的PLC控制技术的水平。这也响应了教育部门提出的“玩中学、学中玩”的教育理念。

3 基于PLC控制的打地鼠游戏装置的开发

“基于PLC控制的打地鼠游戏装置”分为两种，一种是仿真，在计算机上运行PLC编程软件和人机界面软件，仿真运行打地鼠游戏（如图1）；另一种是实物，制作打地鼠游戏装置实验箱。仿真与实物相结合，也正顺应了运用PLC控制技术开发的流程。我们项目组在进行PLC控制技术开发时，先进行程序设计，然后仿真运行，反复调试通过，然后制作实物，做最后的实物验证。

图1 游戏初设仿真界面

“基于PLC控制的打地鼠游戏装置”的仿真，是在下面两个专业PLC软件中运行的，三菱工控组态软件GT Designer2、GT Simulator2与三菱PLC的GX Developer、GX Simulator编程虚拟仿真软件共同构建PLC控制的打地鼠游戏，两个软件的连接方法（如图2）。首先，在GX Developer程序编辑软件环境下，编写PLC程序，保存文件。PLC程序通过GX Simulator模拟仿真软件运行，仿真出虚拟PLC。然后，在GT Designer2组态软件环境下，创建虚拟的交互环境，模拟打地鼠游戏的界面，保存文件，退出GT Designer2组态软件环境。通过GT Simulator2组态模拟仿真软件，模拟运行保存好的虚拟的交互环境，仿真出虚拟打地鼠游戏人机界面。虚拟PLC与虚拟人机界面进行数据交换，联机协同运行，从而全面仿真打地鼠游戏。

图2：打地鼠游戏仿真

在进行打地鼠游戏PLC程序编写时，练习者在GX Developer中编写PLC程序，不断的仿真调试、修改程序，直至完全满足系统设计要求，从而提高练习者的PLC编程水平和解决实际应用的能力。“基于PLC控制的打地鼠游戏装置”的实物的制作，反映了整个PLC实物系统开发的整个过程，同学们将打地鼠游戏装置实物制作出来了，也就掌握了整个PLC实践动手能力。打地鼠游戏装置以三菱PLC为核心，结合按钮，声光电路，电机等组成部分，还结合机械设计基础的课程的内容，可以综合锻炼同学们实践能力。PLC电路系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。软件系统设计主要指编制PLC控制程序。选定PLC及其扩展模块(如需要的话)、分配完I/0地址后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统原理图的设计，电气控制元器件的选择和打地鼠游戏装置控制柜的设计。电气控制系统原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/0接线和自动部分、手动部分的详细连接等，有时还要在电气原理图中标上器件代号或另外配上安装图、端子接线图等，以方便打地鼠游戏装置控制柜的安装。电气元器件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯和电机等。

最后是系统调试分模拟调试和联机调试。打地鼠游戏装置模拟调试可在断开主电路的情况下，主要试一试手动控制部分是否正确。软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和PLC输出端的输出指示灯进行，需要模拟量信号I/ 0时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察PLC 的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试。现在PLC的主流产品都可在PC机上编程，并可在电脑上直接进行模拟调试。联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的PLC中。调试时一定要先将打地鼠游戏装置的主电路断电，只对控制电路进行联调即可。

4 结束语

通过游戏激发同学们持续深入学习PLC的动力，同学们既可以用自己掌握的PLC技术设计游戏，还可以通过自己设计的游戏来娱乐。打地鼠游戏玩法可以自行选择，不断升级；不同游戏玩法，就要设计不同PLC程序，激发同学们持续深入学习PLC的动力；这也响应了教育部门提出的“玩中学、学中玩”的教育理念。顺应“玩中学、学中玩”的教育理念。项目组在进行PLC控制技术开发时，先进行程序设计，然后计算机仿真，设计出仿真游戏，然后制作实物游戏装置。

参考文献

[1] 孙竹梅，杨晋萍．PLC 实验实训教程［M］．北京: 中国电力出版社，2009

[2] 孟祥旭，李学庆; 人机交互技术; 北京，清华大学出版社，2004

作者简介：滕翼龙（2000.10）男，南京铁道职业技术学院专科在读，主要从事城轨车辆方面的学习与研究。

基金项目：南京铁道职业技术学院大学生创新训练计划项目：基于PLC控制的打地鼠游戏装置的设计与制作；项目编号：yxkcp202194）