基于觸摸屏和P L C的自動供水控制實驗
羅益民，黃華飛，王紅梅，袁良
(張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，湖南張家界427000)
【摘要】介紹了基于觸摸屏和PLC的自動控制裝置的優(yōu)點，以自動供水控制演示實驗為例，對基于觸摸屏的PLC人機界面與PLC控制器的設(shè)計方法作了詳細(xì)說明。
【關(guān)鍵詞】觸模屏；PLC；控制實驗
【中圖分類號】TP391【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1003—2673(2011)01—37—02
1 引言
PLC(Programmable Logieal Controller)通常稱為可編程邏輯控制器，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。由于它擁有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點，能適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境以及高可靠性，其應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)被稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱(即PLC、機器人和CAD／CAM)之一。
觸摸屏作為一種新型的人機界面，是在操作人員和機器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。但是使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤。即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設(shè)備。使用人機界面還可以使機器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，同時也能減少PLC控制器所需的I／O點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本同時由于面板控制的小型化及高性能。相對的提高了整套設(shè)備的附加價值。
本文介紹了基于觸摸屏和PLC的自動控制裝置在自動供水過程控制演示實驗中的應(yīng)用，通過演示實驗，說明觸摸屏人機界面、PLC控制器的設(shè)計方法。加強學(xué)生對控制過程的學(xué)習(xí)，直觀感受工程控制的效果。從而更好的理解和學(xué)習(xí)到觸摸屏及PLC應(yīng)開發(fā)用技術(shù)。
如果排水到水位低于a測試點時，水箱顯示缺水，停止排水。過程中。隨時按下停止排水，都將停止排水。當(dāng)水箱有水時，按下加熱按鈕，加熱指示燈亮，加熱繼電器吸合，開始加熱，水溫指針逐步上升，直到水溫達(dá)到90"C，停止加熱，過程中可隨時按下停止加熱按鈕停止加熱。
2 實驗控制要求
根據(jù)供水控制的一般要求。本裝置設(shè)定控制要求和過程如下：
按下觸摸屏上進(jìn)水按鈕，進(jìn)水指示燈亮，進(jìn)水電磁閥打開，水泵啟動，水箱開始進(jìn)水。過程中，隨著水位上漲。IO．1、10．2、IO．3相繼接通．觸摸屏上水位狀態(tài)逐步變化。IO．3接通后，顯示水滿，停止進(jìn)水。過程中，隨時按下停止進(jìn)水按鈕，都將停止進(jìn)水。
按下排水按鈕，排水指示燈亮，排水電磁閥打開，水泵啟動，水箱開始排水。過程中，隨著水位下降，IO-3斷開。顯示水充圉1觸蓖異的接線與安裝圖足，當(dāng)下降到10．2斷開時，顯示水不足，這時會自動啟動進(jìn)水， 而排水并不斷開。由于進(jìn)水比排水快，水位會上漲，直到水滿。如果排水到水位低于a測試點時，水箱顯示缺水，停止排水。過程中。隨時按下停止排水，都將停止排水。
當(dāng)水箱有水時，按下加熱按鈕，加熱指示燈亮，加熱繼電器吸合，開始加熱，水溫指針逐步上升，直到水溫達(dá)到90"C，停止加熱，過程中可隨時按下停止加熱按鈕停止加熱。
3 人機界面設(shè)計
根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，本裝置采用MT506S型觸摸屏作為人機界面。MT500系列觸摸屏是專門面向PLC應(yīng)用的，它不同于一些簡單的儀表式或其它的一些簡單的控制PLC的設(shè)備。其功能非常強大，使用非常方便，非常適合現(xiàn)代工業(yè)越來越龐大的工作量及功能的需求。日益成為現(xiàn)代工業(yè)必不可少的設(shè)備之一。其繼承了傳統(tǒng)人機界面的優(yōu)點，可以完成指示、開關(guān)、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)顯示、動態(tài)圖表、靜態(tài)顯示、報警等功能。
3．1觸摸屏的接線與安裝
按圖1所示電路將觸摸屏與計算機和PLC控制器連接起來。用安裝光盤將Easy Builder500軟件安裝在計算機上，并將MT506上的PC【RS一2321口一般連接到計算機。由于PC【RS一2321和PLC[RS一4851共用一個COM口，在調(diào)試過程中建議使用MT5一PC電纜連接線，該連接線把共用的COM口分成兩個獨立的COM口使用。MT500上的PLC[RS一485]或PLC【Its一2321口可連接到PLC，同時要確保開關(guān)全撥到“OFF”位置(這是觸摸屏出廠時的默認(rèn)設(shè)置)。在這里，我們把COM 121的RS一422方式等同為RS一485(4線)方式。
圉1觸蓖異的接線與安裝圖
3．2人機界面設(shè)計
根據(jù)顯示需要，制作了兩個顯示畫面，分別為歡迎界面和主控界面。在主控界面中，根據(jù)供水演示裝置的控制要求。在觸摸屏界面上設(shè)置了進(jìn)水按鈕、排水按鈕、加熱按鈕、進(jìn)水狀態(tài)指示燈、排水狀態(tài)指示燈、水位狀態(tài)指示、水溫狀態(tài)指示等元件。當(dāng)然，用戶也可以根據(jù)自己的想法自行設(shè)計。如圖2所示。
圖2主控界面
其中，BG一1為水位狀態(tài)動畫指示圖形。其屬性內(nèi)容：設(shè)備類型vwl004，最大值可根據(jù)水位上限設(shè)置，最小值0。
BG一0為溫度狀態(tài)指示圖形，其屬性內(nèi)容：設(shè)備類型vwl000，最大值100，最小值0。
BL一2為進(jìn)水狀態(tài)指示，其屬性內(nèi)容：設(shè)備類型QO．0，有效時為紅色閃爍狀態(tài)。
BL一3為排水狀態(tài)指示，其屬性內(nèi)容：設(shè)備類型QO．1，有效時為紅色閃爍狀態(tài)。
WL一0為水位狀態(tài)文字顯示，其屬性內(nèi)容：設(shè)備類型Vwl006，4狀態(tài)顯示元件，分別顯示缺水、水不足、有水、水滿。
TS一1為進(jìn)水按鈕，其屬性內(nèi)容：切換開關(guān)，設(shè)備類型M0．0，輸出M0．0。
TS一0為排水按鈕。其屬性內(nèi)容：切換開關(guān)，設(shè)備類型M0．2；輸出M0．2。'IS一2為加熱按鈕，其屬性內(nèi)容：切換開關(guān)，設(shè)備類型M0．1，輸出M0．1。
FK一0為返回上一界面功能按鈕。，
其余為文本顯示。
而在歡迎界面中，將該界面設(shè)為開始工作界面。畫面中設(shè)置了歡迎詞進(jìn)行顯示．并設(shè)置了一個功能按鈕進(jìn)行切換到主控界面。其中，F(xiàn)K一0為功能開關(guān)，用以切換到主控界面。其他為文本顯示。
4 PLC控制器設(shè)計
根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備，本裝置采用西門子s7—200系列，CPU224型PLC主機進(jìn)行控制。該主機具有14個輸入點。10個輸出點。
由于控制部分采用了觸摸屏作為輸入元件，所以沒有較多的輸入點。實驗中選用用Ka、Kb、Ke作為PLC的輸入檢測信號，輸出端元件有進(jìn)水控制電磁閥、排水控制電磁閥、水泵、加熱管等元件。按表1分配110，并按按照圖3進(jìn)行接線。
表1 PLCI／O分配表表
圖3 PLC接線圈
5 參數(shù)設(shè)置與程序調(diào)試
控制系統(tǒng)硬件安裝調(diào)試好后，就可根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置了。點擊“編輯”一“系統(tǒng)參數(shù)”．在對話窗口中選擇好PLC類型、觸摸屏型號、通訊參數(shù)等，確定后點擊保存，再點擊“工具”一“編譯”即可。
在PC機上編寫PLC程序，并進(jìn)行下載、調(diào)試。點擊“工具”一“下載”，將程序下載到觸摸屏后，重啟觸摸屏．就可以看到歡迎界面，觸摸任一位置。切換到主控畫面。這時會顯示“PLC無通訊”，將PLC控制程序下載到PLC中，再連接好觸摸屏與PLC的通訊電纜，就可以進(jìn)行工程控制了。
6 結(jié)語
本文介紹的基于觸摸屏和PLC控制的裝置還有許多功能可以逐步進(jìn)行開發(fā)，如水位的連續(xù)控制、水溫的連續(xù)控制、液體混合、網(wǎng)絡(luò)控制、報警功能等，都可以在今后的教學(xué)中逐步開發(fā)，讓學(xué)生更輕松的學(xué)到更多的知識。
參考文獻(xiàn)
【l】吳仲偉，楊海東．基于PLC的機床電氣控制綜合實驗平臺的設(shè)計田．機械工程師，2006，(4)：83-84．
【2】黃愛華，黎勉，葉建輝等．測控綜合實驗裝王設(shè)計田．機電工程技術(shù)。2007，36(8)：49-51．
【3】李學(xué)來，朱徹．結(jié)合科研項目開發(fā)綜合實驗裝101．實驗室研究與探索，2008，(5)：77—78．
