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可編程控制器（PLC）具有運(yùn)算速度快，指令豐富，功能強(qiáng)大，可靠性高，使用方便，編程靈活及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，但是由于其本身不具備人機(jī)交互功能，編寫(xiě)的程序只能在后臺(tái)運(yùn)行?；炷翑嚢枵究刂葡到y(tǒng)中涉及的生產(chǎn)工藝參數(shù)較多且需要靈活調(diào)整，為此，可以將觸摸屏與PLC結(jié)合起來(lái)使用，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。通過(guò)將觸摸屏與PLC結(jié)合使用，用戶(hù)可以在觸摸屏中直接設(shè)定配方數(shù)據(jù)和各種生產(chǎn)參數(shù)，并可實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示秤上數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行模擬動(dòng)畫(huà)顯示。

采用觸摸屏+PLC形式的控制系統(tǒng)為無(wú)按鈕（只有攪拌機(jī)、空壓機(jī)、緊急制動(dòng)、手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換等為按鈕控制）、無(wú)儀表控制方式，控制操作功能在觸摸屏上完成，通過(guò)通信電纜將指令傳遞到PLC中，由PLC輸出點(diǎn)控制中間繼電器、繼電器板的動(dòng)作，從而大大地減少配線、維修的工作量。取消了儀表，降低了系統(tǒng)硬件成本支出，儀表的顯示功能由觸摸屏完成，配有專(zhuān)門(mén)的顯示畫(huà)面模擬儀表。觸摸屏與工控機(jī)的稱(chēng)重顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)一來(lái)自PLC，工控機(jī)作為主控，觸摸屏作為輔控，在上位計(jì)算機(jī)故障的情況下，觸摸屏可取代上位機(jī)完成全自動(dòng)生產(chǎn)功能，一機(jī)雙控，同步顯示，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。以下對(duì)觸摸屏+PLC在混凝土攪拌站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用加以介紹。

1系統(tǒng)硬件組成與結(jié)構(gòu)原理

某攪拌站采用4種骨料、3種水泥、2種煤灰、2種液態(tài)添加劑、2種粉劑和水作為標(biāo)準(zhǔn)物料，骨料稱(chēng)量誤差范圍小于±2%，其它物料稱(chēng)量誤差范圍小于±1%。硬件由可編程控制器（含開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊）、觸摸屏1臺(tái)、工控機(jī)1臺(tái)、信號(hào)放大板3塊、打印機(jī)、傳感器及電器元件等組成。

（1）PLC作為控制單元，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。選用CP1H系列XA40DR-A（本機(jī)帶24路開(kāi)關(guān)量輸入、16路開(kāi)關(guān)量輸出、4路模擬量輸入模塊）CPU單元+16ER開(kāi)關(guān)量輸出擴(kuò)展模塊+AD041模擬量輸入擴(kuò)展模塊。接收的開(kāi)關(guān)量、模擬量經(jīng)處理后輸出以控制繼電器的動(dòng)作，同時(shí)與觸摸屏、工控機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，為觸摸屏工控機(jī)的顯示提供數(shù)據(jù)，并對(duì)觸摸屏、工控機(jī)輸入的信息進(jìn)行處理。

（2）觸摸屏采用Ntouch系統(tǒng)10in顯示屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。與PLC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和交換，將外部輸入的參數(shù)寫(xiě)入PLC系統(tǒng)，同時(shí)將PLC系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)讀入觸摸屏，實(shí)現(xiàn)秤上數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，目標(biāo)值的設(shè)定以及生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)置等。

（3）打印機(jī)接收工控機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的打印數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)發(fā)貨單、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢(xún)表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表等打印出來(lái)。

（4）信號(hào)放大板及傳感器：信號(hào)放大板為傳感器提供12V激勵(lì)電壓，傳感器將質(zhì)量轉(zhuǎn)變成0~24mV電壓信號(hào)輸入信號(hào)放大板，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大板逐步放大達(dá)到PLC能接受的0~10V電壓信號(hào)，再通過(guò)PLC模擬量輸入模塊（AD轉(zhuǎn)換模塊）輸入PLC系統(tǒng)。

（5）電器元件：包括中間繼電器、繼電器板、限位開(kāi)關(guān)、電磁閥及接觸器等。限位開(kāi)關(guān)向PLC系統(tǒng)提供輸入信號(hào)，中間繼電器、繼電器板執(zhí)行PLC系統(tǒng)的輸出，控制電磁閥、接觸器等。電磁閥控制氣動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)，接觸器再控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止。

2觸摸屏的特點(diǎn)及功能

觸摸屏監(jiān)控器適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，可代替普通或工控計(jì)算機(jī)作為人機(jī)界面，具有交互性好，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，與PLC連接簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。本系統(tǒng)為無(wú)按鈕無(wú)儀表控制方式，故要求觸摸屏的主要功能有:（1）取代儀表，能實(shí)時(shí)讀取PLC數(shù)據(jù)并顯示各秤質(zhì)量，方便手動(dòng)操作。

（2）觸摸屏上的觸摸按鈕可產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作以控制系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行，完成手動(dòng)操作功能。

（3）能夠設(shè)定配方和生產(chǎn)參數(shù)，并帶有模擬運(yùn)行圖，在上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可啟動(dòng)全自動(dòng)生產(chǎn)。

3PLC在系統(tǒng)中的作用

（1）與觸摸屏、工控機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，為顯示提供數(shù)據(jù)，并對(duì)觸摸屏、工控機(jī)輸入的信息進(jìn)行處理。

（2）完成模擬量到數(shù)字量的AD轉(zhuǎn)換功能。

（3）自動(dòng)修正落差、自動(dòng)零位跟蹤。

（4）完成配料、生產(chǎn)控制功能。

4觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)

觸摸屏畫(huà)面采用MCGS軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后從電腦下載到觸摸屏即可使用。電腦與觸摸屏之間采用標(biāo)準(zhǔn)的交叉網(wǎng)線連接進(jìn)行下載傳輸，觸摸屏與PLC之間通過(guò)RS232通信電纜進(jìn)行連接，完成PLC與觸摸屏兩者之間的信息交互。觸摸屏讀取PLC內(nèi)部狀態(tài)點(diǎn)的變化，得到當(dāng)前畫(huà)面運(yùn)行狀態(tài)，也可修改PLC內(nèi)部的配方、生產(chǎn)參數(shù)等數(shù)據(jù)，完成按鈕手動(dòng)操作功能。

4.1歡迎界面的設(shè)計(jì)

在編程軟件上，創(chuàng)建一個(gè)歡迎界面，幾秒之后切換到運(yùn)行畫(huà)面。在歡迎界面和其中的觸摸按鈕上可放置文本、圖標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明與標(biāo)注等。

4.2配方編輯界面的設(shè)計(jì)

用戶(hù)需要設(shè)定的配比數(shù)據(jù)為：骨料4種、水泥3種、煤灰2種、粉劑2種、水、液劑2種，另外加攪拌總方數(shù)、每批攪拌罐數(shù)、每罐攪拌方數(shù)。每種物料的數(shù)據(jù)值通過(guò)變量與PLC內(nèi)數(shù)字存儲(chǔ)區(qū)的位置相對(duì)應(yīng)，在觸摸屏中設(shè)定的配比數(shù)據(jù)將被傳遞到PLC相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中。

4.3儀表顯示界面的設(shè)計(jì)

用戶(hù)需要顯示的秤值數(shù)據(jù)有4種骨料秤、水泥秤、添加劑秤、水秤、粉劑秤、煤灰秤等9個(gè)秤值數(shù)據(jù)。同時(shí)采集了各秤的運(yùn)行、稱(chēng)滿(mǎn)、卸料信號(hào)，外加各秤清零功能。

4.4按鈕手動(dòng)操作界面的設(shè)計(jì)

手動(dòng)操作在觸摸屏上完成，外部的手/自動(dòng)旋鈕控制手動(dòng)按鈕是否可用，手動(dòng)時(shí)按鈕可用，自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)手動(dòng)操作按鈕無(wú)效。同時(shí)，各物料的配比值、實(shí)際值及各秤的稱(chēng)量數(shù)據(jù)均可實(shí)時(shí)顯示。

5結(jié)束語(yǔ)

本文所述的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)中需要實(shí)時(shí)更新的量為稱(chēng)重數(shù)據(jù)及實(shí)際值等，采用觸摸屏作為人機(jī)交互工具，簡(jiǎn)單直觀，便于操作。PLC作為中央處理單元，兩者在系統(tǒng)中結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，在實(shí)際使用中取得了良好的效果。

 

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