觸摸屏TP和PLC在攪拌樓生產(chǎn)控制中的應用

發(fā)布時間：2018/5/17

本文著重介紹了觸摸屏作為上位機管理系統(tǒng)與 PLC通訊在混凝土攪拌樓中的實際應用，主要闡述了該系統(tǒng)采用集中控制方式的優(yōu)越性以及制作方法。該系統(tǒng)特點是觸摸屏通過 RS232 串行通訊，達到管理與控制相結(jié)合，便于實時監(jiān)控，減少了故障率，大大提高了施工生產(chǎn)效率。 
關鍵詞： 觸摸屏 PLC 攪拌樓 應用特點 

一、 TP 介紹 

1、簡介 

TP 觸摸式工業(yè)圖形顯示器（簡稱觸摸屏）是一種連接人類和機器（主要為 PLC ）的人機界面（國外稱為 HMI 或 MMI ），被稱為 PLC 的臉面。它是替代傳統(tǒng)控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器。可用于參數(shù)設置、數(shù)據(jù)顯示、以曲線、動畫等形式描繪自動化控制過程，并可簡化 PLC 的控制程序。比之模擬儀表、操作臺控制的優(yōu)點： 

1 ）體積變小，幾乎不占空間； 

2 ）連線簡單化。 

2、TP 觸摸屏的主要作用 

監(jiān)視：以數(shù)據(jù)、曲線、圖形、動畫等各種形式來反映 PLC 內(nèi)部位狀態(tài)，存儲器數(shù)值，從而直觀反應工業(yè)控制系統(tǒng)的流程、走向。 

控制：可以通過觸摸操作改變 PLC 內(nèi)部位狀態(tài)，存儲器數(shù)值，從而參與過程控制。 

3、TP 觸摸屏主要功能 

1 ）以動畫形式表現(xiàn)控制過程，可實現(xiàn)工況圖、流程圖，設備由靜態(tài)到運行，畫面模擬動畫顯示； 

2 ）離散點的 ON/OFF 表示；可實現(xiàn)管道、閥門、指示燈的顏色變化，電氣開關閘刀的開合、檔板的開關、多選一開關的實現(xiàn)等； 

3 ）參數(shù)設置、數(shù)據(jù)顯示；可設計數(shù)據(jù)表格，制作操作面板的仿真圖象； 

4 ）棒圖、（半）餅圖、容器圖、趨勢圖及各種儀表表示；可制作操作面板的仿真圖象，可實現(xiàn)信號量值、液體深度的變化；模擬表頭指針或游標的移動等； 

5 ）各種報警動作：生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況，自動報警并用文字顯示故障類型，畫面同時自動切換至故障所在的流程畫面； 

6 ）可進行報表打?。ǚ瞧聊挥部截悾?、報警信息打印，打印時序可由用戶確定；可連 CCTV 監(jiān)視頭（ NTSC 制式），顯示現(xiàn)場實時信息。 

7）把原來的開關、指示燈等移到觸摸屏上，則可省去 PLC 上原來對應開關、指示燈等的輸入輸出點，從而可減小 PLC 系統(tǒng)的規(guī)模。 

8 ）權(quán)限管理：操作員只有在開機時輸入正確的登陸密碼后，觸摸屏才能進入運行狀態(tài) 

4、TP 觸摸屏在惡劣條件下使用特點： 

1）防塵、抗震 

2）防水、防電磁 

二、可編程序控制器（ PLC ）在攪拌樓控制中的應用特點： 

1、可靠性高　　 

PLC 在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它可直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作，防磁，抗震，防塵。 

2、編程簡單、容易掌握。 

3、適應性強，應用靈活。

攪拌樓中心控制室的 PLC 系統(tǒng)可同時控制攪拌樓附屬設備如：攪拌樓的骨料上料皮帶、水泥及粉煤灰的脈沖控制系統(tǒng)。 

4、控制系統(tǒng)設計、修改、調(diào)試方便，工作量少。 

5、功能強大?！?nbsp;

PLC 具有開關量輸入 / 輸出，模擬量輸入 / 輸出，大量的內(nèi)部中間繼電器，時間繼電器，特殊繼電器，數(shù)據(jù)寄存器，可進行邏輯控制、數(shù)據(jù)處理、模擬量處理。 

三、 TP 和 PLC 在攪拌控制系統(tǒng)中的應用 

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、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)場生產(chǎn)信息 , 及時向 TP 傳送各類生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)如：配料門的限位、攪拌機的狀態(tài)、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(jù)程序運行結(jié)果和 TP 發(fā)布的指令來控制現(xiàn)場設備。具體見如下框圖： 




2、系統(tǒng)配置框圖 





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，它負責處理現(xiàn)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(xiàn)場運行狀態(tài)，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的當前值以及是否有故障報警發(fā)生，并可對工藝生產(chǎn)過程進行控制和調(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在其中，隨時調(diào)用，大大節(jié)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(xié)議），基于 Windows98/2000/XP 操作平臺下的專用組態(tài)軟件，界面友好直觀，易學易用，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 及外設產(chǎn)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(shù)據(jù)。在編程軟件中選擇好觸摸屏和 PLC 型號后，在其系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(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定觸摸屏背光燈的關閉時間，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(diào)試。 

…… 監(jiān)視攝像頭 

…… 軟起動器 

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) 整個控制過程處于中文系統(tǒng)下工作，管理完全漢化 

(2) 實現(xiàn)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(diào) 

(4) 配料，下料，拌和動態(tài)模擬顯示 

(5) 系統(tǒng)自動校稱 

(6) 配方可達 200 余種 

(7)I/O 狀態(tài)自動檢測 

(8) 自動生成數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)流程圖，報警系統(tǒng)圖，參數(shù)報表，歷史查詢，報表制作和打印 

四、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(tǒng)機型說明。本系統(tǒng)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(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(shù)設定 

d) 主控畫面：在進行系統(tǒng)校驗時用于主控系統(tǒng)運算的基本參數(shù)，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(quán)限功能 

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

f) 配方：用于存儲配方和調(diào)用配方，在此系統(tǒng)中設計了 20 個配方 

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

h) 打?。焊鶕?jù)數(shù)據(jù)報表的內(nèi)容控制打印機，在本系統(tǒng)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 

下面列舉本系統(tǒng)幾個主要畫面： 




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(diào)整，上色，接下來進行屬性連接，畫面上的控件屬性數(shù)據(jù)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(nèi)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(diào)試參數(shù)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(shù)據(jù)寄存器和繼電器內(nèi)容，這樣可以大大減輕 PLC 用戶程序的負擔。

b）系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)：當選擇直接傳送方式時，TP 內(nèi)部寄存器首地址開始的數(shù)個數(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，需確定 PLC 系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的的起始定義號。 

4、PLC 的程序分三部分設計：傳感器模擬量數(shù)據(jù)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(jù)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(tǒng)和水泥、煤灰脈沖系統(tǒng)等。PLC 實時采集傳感稱量值和輸入信號，經(jīng)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(gòu)、運行過程等，并明確動作邏輯關系； 

b）根據(jù)系統(tǒng)功能要求（包括輸入、輸出信號數(shù)量的多少、性質(zhì)、參數(shù)；選擇 PLC 型號及各種附加配置，并有規(guī)則、有目的的分配輸入、輸出點； 根據(jù)控制及流程要求，對應輸入、輸出開發(fā)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?qū)懭?PLC 中，模擬工況運行，進行調(diào)試及修改； 

d) 在模擬調(diào)試成功后，接入現(xiàn)場實際控制系統(tǒng)中進行再次調(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，利用本軟件可以進行程序設計，編程實現(xiàn)，編寫注釋說明文檔和維護控制應用系統(tǒng)，它可以用兩種方式編程即梯形圖編程和命令語編程，見下圖： 




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(wǎng)電壓沖擊 

五．結(jié)束語 

本系統(tǒng)由于采用目前國內(nèi)市場占有量較高，技術(shù)成熟的加拿大 TouchWin 公司的人機界面及 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(xiàn)意外故障，無法顯示和監(jiān)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(xiàn)問題時，帶來系統(tǒng)控制失靈。在系統(tǒng)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(chǎn)過程硬件狀態(tài)發(fā)生變化時，勿需修改軟件，僅需在線進行簡單參數(shù)設定既可，系統(tǒng)維護性強。