觸摸屏TP和PLC在攪拌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　1) 數(shù)據(jù)流程

　　在這套控制系統(tǒng)中， TP 主要是發(fā)揮工業(yè)流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示、資料存儲(chǔ)、打印、生產(chǎn)管理、發(fā)布生產(chǎn)操作命令的作用，它并不參與過程控制， PLC 主要是采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息 , 及時(shí)向 TP 傳送各類生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)如：配料門的限位、攪拌機(jī)的狀態(tài)、各稱量斗的傳感信號(hào)，操作臺(tái)的開關(guān)信號(hào)等，使 TP 能以生動(dòng)形象的動(dòng)畫形式及時(shí)顯示出來， PLC 根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果和 TP 發(fā)布的指令來控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

　　3) 系統(tǒng)主要構(gòu)成：

　　觸摸屏: TP 采用 加拿大 TouchWin 公司 TP 系列觸摸屏，它負(fù)責(zé)處理現(xiàn)場(chǎng)與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面，使操作員通過觸摸屏實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的當(dāng)前值以及是否有故障報(bào)警發(fā)生，并可對(duì)工藝生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié) , 觸摸屏本身具有 “ 配方 ” 功能，通過其內(nèi)部的宏指令可以將不同產(chǎn)品的不同工藝配方存儲(chǔ)在其中，隨時(shí)調(diào)用，大大節(jié)提高工作效率 , 它可以與近 30 個(gè)廠家的 PLC 通訊，兼容性極強(qiáng)，而且還可以和計(jì)算機(jī)通訊(開放式通訊協(xié)議)，基于 Windows98/2000/XP 操作平臺(tái)下的專用組態(tài)軟件，界面友好直觀，易學(xué)易用，大大節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)周期。具有 RS232/422/485 通訊口，方便于連接其它廠家的 PLC 及外設(shè)產(chǎn)品(如：條形碼、存儲(chǔ)卡、變頻器、個(gè)人計(jì)算機(jī)等)。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機(jī)連接實(shí)時(shí)或定時(shí)打印當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)。在編程軟件中選擇好觸摸屏和 PLC 型號(hào)后，在其系統(tǒng)設(shè)定中選擇 PLC 型號(hào)，通訊的波特率為 38400bps ;奇偶校驗(yàn)為奇校驗(yàn);數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 8 位;停止位 1 位;通訊方式 RS-232 。

　　……PLC 可采用 XINJE 或西門子、歐姆龍等系列產(chǎn)品

　　…… 打印機(jī) 可采用 HP 或其他品牌的針式打印機(jī)和噴墨打印機(jī)

　　……TP 軟件 采用 TP 專用的制作軟件 TPsoft 編程軟件中備有大量的圖形庫(開關(guān)、燈、棒圖等)供選擇，還可以根據(jù)用戶需求編輯所需要的工藝圖形，能夠轉(zhuǎn)換 BMP 文件和 AUTOCAD 中的 DXF 文件。還具有留言板功能用于交接班記錄用。在編程軟件中可以設(shè)定觸摸屏背光燈的關(guān)閉時(shí)間，節(jié)省其使用壽命。觸摸屏中具有內(nèi)部編程指令 —— 宏命令，可以減輕 PLC 的編程負(fù)擔(dān)，甚至有些簡(jiǎn)單的設(shè)備中可以取代 PLC ，由觸摸屏編程直接和其它設(shè)備通訊

　　……PLC 編程軟件 采用的是 XINJE 的 FC 編程軟件，用它完成整個(gè)程序的編制、調(diào)試。

　　…… 監(jiān)視攝像頭

　　…… 軟起動(dòng)器

　　4) TP+PLC 控制系統(tǒng)參數(shù)：

　　(1)A/D 轉(zhuǎn)換 :1-16 路通道

　　(2) I/O 模塊 : 采用 DC 輸入輸出 , 光電和機(jī)械隔離

　　(3) 配料精度 :

　　水泥 粉狀 水劑 :±1%

　　砂石骨料 :±2%

　　5) 觸摸屏和 PLC 控制系統(tǒng)的主要功能：

　　(1) 整個(gè)控制過程處于中文系統(tǒng)下工作 , 管理完全漢化

　　(2) 實(shí)現(xiàn)配料 , 下料 , 拌和 , 出砼自動(dòng)控制

　　(3) 拌和時(shí)間 , 下料順序隨即可調(diào)

　　(4) 配料 , 下料 , 拌和動(dòng)態(tài)模擬顯示

　　(5) 系統(tǒng)自動(dòng)校稱

　　(6) 配方可達(dá) 200 余種

　　(7)I/O 狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)

　　(8) 自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫 , 生產(chǎn)流程圖 , 報(bào)警系統(tǒng)圖 , 參數(shù)報(bào)表

　　歷史查詢 , 報(bào)表制作和打印

　　下面以某電站 2× 1m3 攪拌樓為例介紹各方面的制作

　　1) 系統(tǒng)組成：

　　…… 觸摸屏選用 TFT 液晶顯示器

　　…… 可編程序控制器選用信捷 FC-32R-E

　　…… 打印機(jī)選用 EPSON

　　2) 附屬設(shè)備：

　　…… 強(qiáng)電柜一臺(tái)，主要為各種動(dòng)力設(shè)備提供電源、及各控制電源

　　…… 操作臺(tái)一臺(tái)

　　……PLC 及放大器柜

　　…… 上料皮帶控制箱

　　…… 傳感器 10 套

　　…… 其他低壓電器

　　3) 觸摸屏畫面的制作采用 TouchWin 編輯工具軟件完成。各畫面畫面包括各控制菜單及視頻窗口，首頁可由相關(guān)單位編寫廣告畫面歡迎詞或系統(tǒng)機(jī)型說明。本系統(tǒng)主要包含以下幾項(xiàng)：

　　在主菜單畫面中設(shè)計(jì)了 9 個(gè)畫面選擇開關(guān) , 用于打開 9 個(gè)不同功能的畫面 , 畫面分布 :

　　a) 流程控制 : 在生產(chǎn)過程中切換到此畫面 , 用于生產(chǎn)流程監(jiān)控和控制

　　b) 重量設(shè)定 : 主要是用于配方設(shè)定和修改

　　c) 時(shí)間設(shè)定 : 主要是用于攪拌機(jī)攪拌時(shí)間設(shè)定 , 配料抖動(dòng)時(shí)間及提前量設(shè)定，下料順序時(shí)間參數(shù)設(shè)定

　　d) 主控畫面：在進(jìn)行系統(tǒng)校驗(yàn)時(shí)用于主控系統(tǒng)運(yùn)算的基本參數(shù)，這也是程序運(yùn)算的核心，因此為了防止誤修改在標(biāo)定畫面中加入了權(quán)限功能

　　e) 狀態(tài)監(jiān)控：真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)的 I/O 狀態(tài)，利于故障的檢查和排除

　　f) 配方：用于存儲(chǔ)配方和調(diào)用配方，在此系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了 20 個(gè)配方

　　g) 數(shù)據(jù)列表：在生產(chǎn)過程中隨時(shí)記錄每一循環(huán)的稱量數(shù)據(jù)，便于匯總查詢和打印

　　h) 打印：根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)表的內(nèi)容控制打印機(jī)，在本系統(tǒng)中采用的時(shí)針式打印機(jī)

　　i) 資料管理：主要是操作使用說明以及相關(guān)的接線信息

　　在設(shè)計(jì)各畫面控件時(shí)，首先在畫面框中畫出所需要的控件，然后進(jìn)行大小比例調(diào)整，上色，接下來進(jìn)行屬性連接，畫面上的控件屬性數(shù)據(jù)全部由下位機(jī) PLC 提供，所以 TP 畫面制作起來非常方便快捷，在實(shí)際運(yùn)行過程中，若需在 TP 畫面中增加新的內(nèi)容，如開關(guān)、菜單選擇等，只需在設(shè)計(jì)軟件中增加相應(yīng)的項(xiàng)目傳送至 TP 即可。

　　在 TP 和 PLC 進(jìn)行通訊和調(diào)試參數(shù)前，需特別注意以下幾點(diǎn)：

　　a) 選擇直接傳送方式：選擇直接通訊方式 ( 選擇 PLC 類型及對(duì)應(yīng) I/O 地址 ), 該方式下 ,TP 直接讀取或改寫 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器和繼電器內(nèi)容 , 這樣可以大大減輕 PLC 用戶程序的負(fù)擔(dān) .

　　b) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)：當(dāng)選擇直接傳送方式時(shí) ,TP 內(nèi)部寄存器首地址開始的數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)寄存器被規(guī)定為系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū) , 系統(tǒng)數(shù)據(jù)完成畫面切換等動(dòng)作 ,TP 和 PLC 內(nèi)部占用特定的寄存器區(qū) , 完成各種功能.系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)是 TP 與 PLC 交換數(shù)據(jù)的媒體 ,TP 初始化時(shí) , 需確定 PLC 系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的的起始定義號(hào).

　　6)PLC 的程序分三部分設(shè)計(jì)：傳感器模擬量數(shù)據(jù)采集及處理、邏輯控制部分、報(bào)表處理部分。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要隨時(shí)增加 PLC 的功能，如：攪拌樓(站)附屬設(shè)備的控制，皮帶系統(tǒng)和水泥、煤灰脈沖系統(tǒng)等. PLC 實(shí)時(shí)采集傳感稱量值和輸入信號(hào) , 經(jīng)邏輯運(yùn)算后 , 由輸出模塊控制稱量斗、攪拌機(jī)、螺旋輸送機(jī)的啟停以及報(bào)警等。程序設(shè)計(jì)思想和步驟 :a) 首先要全面了解被控制對(duì)象的機(jī)構(gòu)、運(yùn)行過程等，并明確動(dòng)作邏輯關(guān)系; b) 根據(jù)系統(tǒng)功能要求(包括輸入、輸出信號(hào)數(shù)量的多少、性質(zhì)、參數(shù);選擇 PLC 型號(hào)及各種附加配置，并有規(guī)則、有目的的分配輸入、輸出點(diǎn); 根據(jù)控制及流程要求，對(duì)應(yīng)輸入、輸出開發(fā)相應(yīng)應(yīng)用程序; c )同時(shí)連接 PLC 與外部設(shè)備連線 , 將編制完成的程序?qū)懭?PLC 中，模擬工況運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試及修改; d) 在模擬調(diào)試成功后，接入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制系統(tǒng)中進(jìn)行再次調(diào)試，直至完全通過為止 . FC 系列編程工具是 WINDOWS 環(huán)境下的 PLC 編程軟件 , 利用本軟件可以進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程實(shí)現(xiàn)，編寫注釋說明文檔和維護(hù)控制應(yīng)用系統(tǒng) , 它可以用兩種方式編程即梯形圖編程和命令語編程 ,

　　料皮帶由于在配料過程中頻繁起動(dòng)，所以在這里采用的是軟起動(dòng)器。其目的主要是保護(hù)電機(jī)和機(jī)械，另一方面是防止因頻繁起動(dòng)引起的電網(wǎng)電壓沖擊

　　五.結(jié)束語

　　本系統(tǒng)由于采用目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有量較高，技術(shù)成熟的加拿大 TouchWin 公司的人機(jī)界面及 FC 系統(tǒng)可編程控制器，既使生產(chǎn)過程中 PLC 控制系統(tǒng)硬件發(fā)生故障，也可以立即查明原因更換相應(yīng)器件，最大限度的縮小在線維修時(shí)間 , 另外在這種配置中，當(dāng) TP 因在運(yùn)行中出現(xiàn)意外故障，無法顯示和監(jiān)控時(shí)， PLC 能單獨(dú)完成一系列的工作，互不受影響，這樣是防止當(dāng)人機(jī)界面出現(xiàn)問題時(shí)，帶來系統(tǒng)控制失靈。在系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)過程中，比較多的考慮了用戶的實(shí)際需求，界面操作簡(jiǎn)潔，明了。當(dāng)生產(chǎn)過程硬件狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，勿需修改軟件，僅需在線進(jìn)行簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)定既可，系統(tǒng)維護(hù)性強(qiáng)。