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摘要：可编程序控制器开发初衷是取代传统的继电器控制系统，以克服其触点易磨耗和变更系统所花费的巨大人力、财力、和时间周期，它可随时改变控制程序，调整生产流程特别适宜环境恶劣且复杂的工业控制，在执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数及算术运算、A/D转换具有强大的生命力，为充分发挥其优越性能应拓展它的使用范围，不仅可在工业控制方面，还可以在民用的方面加以使用，如娱乐，医疗、卫生、交通等行业加以推广和使用，这里我研究的是利用可编程序控制器与电子琴做对接，由“机器人”一可编程序控制器做主导，模拟人类弹琴。
关键词：机器人；顺序控制；逻辑运算
中图分类号：IP2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2010)1210066-01
0、前 言
高职教育就是要培养学生的实操能力，开发他们的程序设计能力，以实际操作来带动理论的学习，让学生充分发挥想象力，善于从生活中寻找创造灵感，从生活中得到启迪，许多电子产品都是从生活中、工作中得到启发，从而被开发，被推广最终被人所接受，为人们生活带来便利，这个实验的研究目的就是培养学生的逻辑思维，拓展他们的眼界和思路，为以后的职业生涯做规划，如何利用PLC的顺序控制和逻辑运算来模拟人工弹奏电子琴，只要给PLC编制合适的程序，让它运行它就有了思想、有了意识，能做我们想做的事，做这个实验研究的另一个目的是告诉学生可编程控制实质上就是一个机器人，只不过其外形与人类差异较大而已，机器人未来的发展不仅仅用于工业控制，而是更多的用于服务业，在服务领域它将有更加广泛的发展前景，以此来激发学生的学习热情，和创作的欲望为理论的学习做铺垫。
1、设计的思路
1)了解电子琴的构造确定PLC的输出点。要让PLC自动控制电子琴演奏一首乐曲，我们要了解电子琴的音阶的种类和每个音阶的音度有多少个，需要占用PLC的I/O接点是多少，这是必须确定的。一般电子琴有分高、中、低三个音阶，每一音阶有8个音符，为增加乐曲观赏性还要增加鼓、钹、和弦等乐器的伴奏这样就需要PLC输出接点至少有27个。
2)做好电子琴和PLC的连接。电子琴与PLC的接线非常重要，这将关系到实验结果的成败，在电子琴的电路板上有一块电路板，电路板上有多个触点开关，每个触点有两组对应于键导电橡胶，人工弹奏时是由手按下键盘，导电胶与电路板中的两组触点接触后才发出某个单音，其持续的时间就是节拍了，用PLC控制电子琴关键点是利用PLC的I/O点来代替人工键盘，使I/O点能自动地依据音符的节拍开闭电路板上的触点，过到演奏的目的。I/O点的排列如下图：
由于电子琴每个按键都是由键盘矩阵控制的，所以要发一个音，要接通两个端子。
节拍脉冲输入：x1，x2，x3，x4
启动信号：X5
停止信号：X6
中音1：Y11和Y22低音1：Y15和Y20高音1：Y15和Y23
中音2：Y13和Y22低音2：Y17和Y20高音2：Y17和Y23
中音3：Y15和Y22低音3：Y11和Y21高音3：Y11和Y24
中音4：Y16和Y22低音4：Y12和Y21高音4：Y12和Y24
中音5：Y10和Y22低音5：Y14和Y21高音5：Y14和Y24
中音6：Y12和Y23低音6：Y16和Y21高音6：Y16和Y24
中音7：Y14和Y23低音7：Y10和Y21高音7：Y10和Y24
鼓、钹、和弦输出由Y4Y5Y2完成
3)编制PLC程序时定好节拍信号。PLC程序运行时，要定好运行程序的节拍这是关键一环，节拍信号不准整首乐曲会完全跑调，达不到演奏效果，通常一拍的持续时间为500ms，这是通过实验的方法定出的，1/2拍为250ms、1/4为125ms、1/8为62.5ms以此类推，两个音符间隔15ms为宜，不宜过长否则将严重变调。有了节拍信号，每个输出点的接合与分开就有了依据，严格按节拍信号运行就可呈现出最完美的乐曲。
2、实验研究设计过程
1)程序的编制。程序编写采用步进梯形图(主要用到SET、STL、RET等指令)，每一步触发一个动作即通过I/O接点，代替键盘导电胶，与电子琴的发音触点接触，从而发出某一音阶，控制I/O点的接通时间的长短，控制好节拍，从而正确发出音符，步进指令的执行由节拍信号控制，此节拍信号采用外部引进，在此节拍信号的作用下，步进指令顺序执行，I/O点通过引线与电子琴键盘连接，音符按节拍依次发出，完成了歌曲的演奏，此程序有个优点是整个歌曲的演奏由外部节拍信号控制，当外部节拍信号中断时，可实现动态停机，外部节拍信号恢复时，乐曲又会从原中断点继续往下演奏，既可通过改变程序可播放多首乐曲，又可单曲播放、可循环播放，非常方便。
2)PLC与电子琴的连线。PLC的I/O点通过细导线(型号不限)，与电子琴的键盘电路板相连，注意电路板的公共接地点，不可混接、错接否则不能发出正确的音符，前期工作是要测试好每个音阶的电路触点，并做好标记，接下来就是耐记而又细致的采用烙铁的焊接工作，并于每根导线上做好音符与I/O点的对应标记。
3)程序流程图。如下：
3、实验结果与讨论
使用可编程控制器可以演奏任何一首歌曲，只要将每个音符及节拍信号以程序语言的方式输入到PLC内部，并储存在内部的数据寄存器上，稍做程序改进可完成单曲演奏或循环播放，也可同时加入多首歌曲形成音乐盒，依需要选听不同的歌曲，为追声光效果还可以用LED灯配合乐曲做显示，对开发学生的逻辑思维有极大的推动作用，高职教育主要是为了培养学生的认知能力和实际操作能力，并通过实操能力的训练，让学生拥有正确实用的设计理念会有极大的帮助。
参考文献：
[1]霍罡，《可编程序控制器模拟量及PID算法应用案例》，高等教育出版社，2007
[2]苏家健，《可编程序控制器应用实训》，电子工业出版社，2003
[3]阳胜峰，《可编程序控制器及其网络系统的综合应用》，中国电力出版社，2004
[4]施金良，《可编程序控制器》，重庆大学出版社，2007
[5]常斗南，《可编程序控制器原理应用实验》，机械工业出版社，2005
作者简介：
邱海强(1969-)，男，汉族，毕业福建工程学院电气工程及其自动化专业，学士学位，厦门兴才职业技术学院机电系专业教师，助教，2008年指导学生参加福建省高职学生技能大赛荣获三等奖，2009年带领学生赴台湾大华学院学习与学术交流，并与大华技术学院的老师合作编写两门专业教材分别为《可编程序控制器的原理与应用》和《单片机设计原理》分别做为主编和副编参于教材的撰写。
关键词：机器人；顺序控制；逻辑运算
中图分类号：IP2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2010)1210066-01
0、前 言
高职教育就是要培养学生的实操能力，开发他们的程序设计能力，以实际操作来带动理论的学习，让学生充分发挥想象力，善于从生活中寻找创造灵感，从生活中得到启迪，许多电子产品都是从生活中、工作中得到启发，从而被开发，被推广最终被人所接受，为人们生活带来便利，这个实验的研究目的就是培养学生的逻辑思维，拓展他们的眼界和思路，为以后的职业生涯做规划，如何利用PLC的顺序控制和逻辑运算来模拟人工弹奏电子琴，只要给PLC编制合适的程序，让它运行它就有了思想、有了意识，能做我们想做的事，做这个实验研究的另一个目的是告诉学生可编程控制实质上就是一个机器人，只不过其外形与人类差异较大而已，机器人未来的发展不仅仅用于工业控制，而是更多的用于服务业，在服务领域它将有更加广泛的发展前景，以此来激发学生的学习热情，和创作的欲望为理论的学习做铺垫。
1、设计的思路
1)了解电子琴的构造确定PLC的输出点。要让PLC自动控制电子琴演奏一首乐曲，我们要了解电子琴的音阶的种类和每个音阶的音度有多少个，需要占用PLC的I/O接点是多少，这是必须确定的。一般电子琴有分高、中、低三个音阶，每一音阶有8个音符，为增加乐曲观赏性还要增加鼓、钹、和弦等乐器的伴奏这样就需要PLC输出接点至少有27个。
2)做好电子琴和PLC的连接。电子琴与PLC的接线非常重要，这将关系到实验结果的成败，在电子琴的电路板上有一块电路板，电路板上有多个触点开关，每个触点有两组对应于键导电橡胶，人工弹奏时是由手按下键盘，导电胶与电路板中的两组触点接触后才发出某个单音，其持续的时间就是节拍了，用PLC控制电子琴关键点是利用PLC的I/O点来代替人工键盘，使I/O点能自动地依据音符的节拍开闭电路板上的触点，过到演奏的目的。I/O点的排列如下图：
由于电子琴每个按键都是由键盘矩阵控制的，所以要发一个音，要接通两个端子。
节拍脉冲输入：x1，x2，x3，x4
启动信号：X5
停止信号：X6
中音1：Y11和Y22低音1：Y15和Y20高音1：Y15和Y23
中音2：Y13和Y22低音2：Y17和Y20高音2：Y17和Y23
中音3：Y15和Y22低音3：Y11和Y21高音3：Y11和Y24
中音4：Y16和Y22低音4：Y12和Y21高音4：Y12和Y24
中音5：Y10和Y22低音5：Y14和Y21高音5：Y14和Y24
中音6：Y12和Y23低音6：Y16和Y21高音6：Y16和Y24
中音7：Y14和Y23低音7：Y10和Y21高音7：Y10和Y24
鼓、钹、和弦输出由Y4Y5Y2完成
3)编制PLC程序时定好节拍信号。PLC程序运行时，要定好运行程序的节拍这是关键一环，节拍信号不准整首乐曲会完全跑调，达不到演奏效果，通常一拍的持续时间为500ms，这是通过实验的方法定出的，1/2拍为250ms、1/4为125ms、1/8为62.5ms以此类推，两个音符间隔15ms为宜，不宜过长否则将严重变调。有了节拍信号，每个输出点的接合与分开就有了依据，严格按节拍信号运行就可呈现出最完美的乐曲。
2、实验研究设计过程
1)程序的编制。程序编写采用步进梯形图(主要用到SET、STL、RET等指令)，每一步触发一个动作即通过I/O接点，代替键盘导电胶，与电子琴的发音触点接触，从而发出某一音阶，控制I/O点的接通时间的长短，控制好节拍，从而正确发出音符，步进指令的执行由节拍信号控制，此节拍信号采用外部引进，在此节拍信号的作用下，步进指令顺序执行，I/O点通过引线与电子琴键盘连接，音符按节拍依次发出，完成了歌曲的演奏，此程序有个优点是整个歌曲的演奏由外部节拍信号控制，当外部节拍信号中断时，可实现动态停机，外部节拍信号恢复时，乐曲又会从原中断点继续往下演奏，既可通过改变程序可播放多首乐曲，又可单曲播放、可循环播放，非常方便。
2)PLC与电子琴的连线。PLC的I/O点通过细导线(型号不限)，与电子琴的键盘电路板相连，注意电路板的公共接地点，不可混接、错接否则不能发出正确的音符，前期工作是要测试好每个音阶的电路触点，并做好标记，接下来就是耐记而又细致的采用烙铁的焊接工作，并于每根导线上做好音符与I/O点的对应标记。
3)程序流程图。如下：
3、实验结果与讨论
使用可编程控制器可以演奏任何一首歌曲，只要将每个音符及节拍信号以程序语言的方式输入到PLC内部，并储存在内部的数据寄存器上，稍做程序改进可完成单曲演奏或循环播放，也可同时加入多首歌曲形成音乐盒，依需要选听不同的歌曲，为追声光效果还可以用LED灯配合乐曲做显示，对开发学生的逻辑思维有极大的推动作用，高职教育主要是为了培养学生的认知能力和实际操作能力，并通过实操能力的训练，让学生拥有正确实用的设计理念会有极大的帮助。
参考文献：
[1]霍罡，《可编程序控制器模拟量及PID算法应用案例》，高等教育出版社，2007
[2]苏家健，《可编程序控制器应用实训》，电子工业出版社，2003
[3]阳胜峰，《可编程序控制器及其网络系统的综合应用》，中国电力出版社，2004
[4]施金良，《可编程序控制器》，重庆大学出版社，2007
[5]常斗南，《可编程序控制器原理应用实验》，机械工业出版社，2005
作者简介：
邱海强(1969-)，男，汉族，毕业福建工程学院电气工程及其自动化专业，学士学位，厦门兴才职业技术学院机电系专业教师，助教，2008年指导学生参加福建省高职学生技能大赛荣获三等奖，2009年带领学生赴台湾大华学院学习与学术交流，并与大华技术学院的老师合作编写两门专业教材分别为《可编程序控制器的原理与应用》和《单片机设计原理》分别做为主编和副编参于教材的撰写。