觸摸屏TP和PLC在攪拌控制系統中的應用設計

　　1) 數據流程

　　在這套控制系統中， TP 主要是發揮工業流程監控、數據顯示、資料存儲、打印、生產管理、發布生產操作命令的作用，它并不參與過程控制， PLC 主要是采集現場生產信息 , 及時向 TP 傳送各類生產狀態和數據如：配料門的限位、攪拌機的狀態、各稱量斗的傳感信號，操作臺的開關信號等，使 TP 能以生動形象的動畫形式及時顯示出來， PLC 根據程序運行結果和 TP 發布的指令來控制現場設備。

　　3) 系統主要構成：

　　觸摸屏: TP 采用 加拿大 TouchWin 公司 TP 系列觸摸屏，它負責處理現場與運行操作有關的人機界面，使操作員通過觸摸屏實時了解現場運行狀態，各種生產數據的當前值以及是否有故障報警發生，并可對工藝生產過程進行控制和調節 , 觸摸屏本身具有 “ 配方 ” 功能，通過其內部的宏指令可以將不同產品的不同工藝配方存儲在其中，隨時調用，大大節提高工作效率 , 它可以與近 30 個廠家的 PLC 通訊，兼容性極強，而且還可以和計算機通訊(開放式通訊協議)，基于 Windows98/2000/XP 操作平臺下的專用組態軟件，界面友好直觀，易學易用，大大節省產品開發周期。具有 RS232/422/485 通訊口，方便于連接其它廠家的 PLC 及外設產品(如：條形碼、存儲卡、變頻器、個人計算機等)。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機連接實時或定時打印當前或歷史數據。在編程軟件中選擇好觸摸屏和 PLC 型號后，在其系統設定中選擇 PLC 型號，通訊的波特率為 38400bps ;奇偶校驗為奇校驗;數據長度 8 位;停止位 1 位;通訊方式 RS-232 。

　　……PLC 可采用 XINJE 或西門子、歐姆龍等系列產品

　　…… 打印機 可采用 HP 或其他品牌的針式打印機和噴墨打印機

　　……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、燈、棒圖等)供選擇，還可以根據用戶需求編輯所需要的工藝圖形，能夠轉換 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定觸摸屏背光燈的關閉時間，節省其使用壽命。觸摸屏中具有內部編程指令 —— 宏命令，可以減輕 PLC 的編程負擔，甚至有些簡單的設備中可以取代 PLC ，由觸摸屏編程直接和其它設備通訊

　　……PLC 編程軟件 采用的是 XINJE 的 FC 編程軟件，用它完成整個程序的編制、調試。

　　…… 監視攝像頭

　　…… 軟起動器

　　4) TP+PLC 控制系統參數：

　　(1)A/D 轉換 :1-16 路通道

　　(2) I/O 模塊 : 采用 DC 輸入輸出 , 光電和機械隔離

　　(3) 配料精度 :

　　水泥 粉狀 水劑 :±1%

　　砂石骨料 :±2%

　　5) 觸摸屏和 PLC 控制系統的主要功能：

　　(1) 整個控制過程處于中文系統下工作 , 管理完全漢化

　　(2) 實現配料 , 下料 , 拌和 , 出砼自動控制

　　(3) 拌和時間 , 下料順序隨即可調

　　(4) 配料 , 下料 , 拌和動態模擬顯示

　　(5) 系統自動校稱

　　(6) 配方可達 200 余種

　　(7)I/O 狀態自動檢測

　　(8) 自動生成數據庫 , 生產流程圖 , 報警系統圖 , 參數報表

　　歷史查詢 , 報表制作和打印

　　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

　　…… 打印機選用 EPSON

　　2) 附屬設備：

　　…… 強電柜一臺，主要為各種動力設備提供電源、及各控制電源

　　…… 操作臺一臺

　　……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，首頁可由相關單位編寫廣告畫面歡迎詞或系統機型說明。本系統主要包含以下幾項：

　　在主菜單畫面中設計了 9 個畫面選擇開關 , 用于打開 9 個不同功能的畫面 , 畫面分布 :

　　a) 流程控制 : 在生產過程中切換到此畫面 , 用于生產流程監控和控制

　　b) 重量設定 : 主要是用于配方設定和修改

　　c) 時間設定 : 主要是用于攪拌機攪拌時間設定 , 配料抖動時間及提前量設定，下料順序時間參數設定

　　d) 主控畫面：在進行系統校驗時用于主控系統運算的基本參數，這也是程序運算的核心，因此為了防止誤修改在標定畫面中加入了權限功能

　　e) 狀態監控：真實反映現場的 I/O 狀態，利于故障的檢查和排除

　　f) 配方：用于存儲配方和調用配方，在此系統中設計了 20 個配方

　　g) 數據列表：在生產過程中隨時記錄每一循環的稱量數據，便于匯總查詢和打印

　　h) 打印：根據數據報表的內容控制打印機，在本系統中采用的時針式打印機

　　i) 資料管理：主要是操作使用說明以及相關的接線信息

　　在設計各畫面控件時，首先在畫面框中畫出所需要的控件，然后進行大小比例調整，上色，接下來進行屬性連接，畫面上的控件屬性數據全部由下位機 PLC 提供，所以 TP 畫面制作起來非常方便快捷，在實際運行過程中，若需在 TP 畫面中增加新的內容，如開關、菜單選擇等，只需在設計軟件中增加相應的項目傳送至 TP 即可。

　　在 TP 和 PLC 進行通訊和調試參數前，需特別注意以下幾點：

　　a) 選擇直接傳送方式：選擇直接通訊方式 ( 選擇 PLC 類型及對應 I/O 地址 ), 該方式下 ,TP 直接讀取或改寫 PLC 的數據寄存器和繼電器內容 , 這樣可以大大減輕 PLC 用戶程序的負擔 .

　　b) 系統數據區：當選擇直接傳送方式時 ,TP 內部寄存器首地址開始的數個數據寄存器被規定為系統數據區 , 系統數據完成畫面切換等動作 ,TP 和 PLC 內部占用特定的寄存器區 , 完成各種功能.系統數據區是 TP 與 PLC 交換數據的媒體 ,TP 初始化時 , 需確定 PLC 系統數據區的的起始定義號.

　　6)PLC 的程序分三部分設計：傳感器模擬量數據采集及處理、邏輯控制部分、報表處理部分。在實際應用中，可根據需要隨時增加 PLC 的功能，如：攪拌樓(站)附屬設備的控制，皮帶系統和水泥、煤灰脈沖系統等. PLC 實時采集傳感稱量值和輸入信號 , 經邏輯運算后 , 由輸出模塊控制稱量斗、攪拌機、螺旋輸送機的啟停以及報警等。程序設計思想和步驟 :a) 首先要全面了解被控制對象的機構、運行過程等，并明確動作邏輯關系; b) 根據系統功能要求(包括輸入、輸出信號數量的多少、性質、參數;選擇 PLC 型號及各種附加配置，并有規則、有目的的分配輸入、輸出點; 根據控制及流程要求，對應輸入、輸出開發相應應用程序; c )同時連接 PLC 與外部設備連線 , 將編制完成的程序寫入 PLC 中，模擬工況運行，進行調試及修改; d) 在模擬調試成功后，接入現場實際控制系統中進行再次調試，直至完全通過為止 . FC 系列編程工具是 WINDOWS 環境下的 PLC 編程軟件 , 利用本軟件可以進行程序設計，編程實現，編寫注釋說明文檔和維護控制應用系統 , 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，所以在這里采用的是軟起動器。其目的主要是保護電機和機械，另一方面是防止因頻繁起動引起的電網電壓沖擊

　　五.結束語

　　本系統由于采用目前國內市場占有量較高，技術成熟的加拿大 TouchWin 公司的人機界面及 FC 系統可編程控制器，既使生產過程中 PLC 控制系統硬件發生故障，也可以立即查明原因更換相應器件，最大限度的縮小在線維修時間 , 另外在這種配置中，當 TP 因在運行中出現意外故障，無法顯示和監控時， PLC 能單獨完成一系列的工作，互不受影響，這樣是防止當人機界面出現問題時，帶來系統控制失靈。在系統界面設計過程中，比較多的考慮了用戶的實際需求，界面操作簡潔，明了。當生產過程硬件狀態發生變化時，勿需修改軟件，僅需在線進行簡單參數設定既可，系統維護性強。