觸摸屏在PLC的組合開關(guān)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘要：觸摸屏的發(fā)展可謂世界的又一大成就，為人們的生活，工作提供了便利。本文講訴了一種基于PLC的組合開關(guān)，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)歷，針對(duì)西門子TP170Bcolour觸摸屏在基于PLC的組合開關(guān)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用作出了整體的分析與設(shè)計(jì)。


        1、引言
　　
　　組合開關(guān)是一種具有高可靠性，并可方便實(shí)現(xiàn)多種控制功能的隔爆型電器設(shè)備，主要用于煤礦井下具有爆炸性氣體及煤塵的環(huán)境中，對(duì)額定電壓為3300v(1140v或660v)，額定電流分別為200A—400A的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行順序啟動(dòng)，延時(shí)啟動(dòng)，停止，雙機(jī)雙速和換向控制。目前國內(nèi)組合開關(guān)產(chǎn)品的控制部分主要是由抗干擾性強(qiáng)，可靠性高的可編程控制器(簡稱PLC)來實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　在此類PLC控制系統(tǒng)中，為了使操作人員可以根據(jù)系統(tǒng)需要方便無誤的置入和修改參數(shù)，并實(shí)時(shí)地監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行情況，需要借助一個(gè)友好的人機(jī)界面(簡稱HMI)裝置--觸摸屏來實(shí)現(xiàn)。
　　
　　　　
　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件組成
　　
　　本系統(tǒng)控制功能比較簡單，只需一臺(tái)PLC及其相應(yīng)的擴(kuò)展模塊即可。編程器擬采用普通PC機(jī)來替代，通過PLC和觸摸屏各自的通訊口，分別對(duì)其導(dǎo)入相應(yīng)的程序文件。觸摸屏通過MPI電纜與PLC的另一通訊口連接，實(shí)現(xiàn)與PLC的通訊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：　　
　　3、系統(tǒng)工藝簡介
　　
　　本組合開關(guān)內(nèi)設(shè)8組獨(dú)立控制回路,每組可以單獨(dú)控制一路負(fù)荷。根據(jù)煤礦井下的特殊環(huán)境以及刮板輸送機(jī)等設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況,該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有單機(jī)、程控、雙速(手動(dòng)/自動(dòng))等多種工況控制方式以滿足系統(tǒng)控制要求。為了保證被控電機(jī)能安全可靠地運(yùn)行,該控制系統(tǒng)每組控制回路中都設(shè)計(jì)有一些必要的保護(hù)功能，如漏電閉鎖保護(hù)，電流保護(hù)，電壓保護(hù)以及斷相保護(hù)等。
　　
　　當(dāng)組合開關(guān)任一支路合閘前，PLC的CPU首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后采集各支路負(fù)荷的整定輸入?yún)?shù),判斷系統(tǒng)的控制方式,并啟動(dòng)漏電檢測電路對(duì)被控線路及電動(dòng)機(jī)進(jìn)行漏電檢測。若存在漏電故障,CPU會(huì)閉鎖本支路的合閘回路,并顯示此故障信息。確認(rèn)無漏電故障時(shí)，該回路則進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要把系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，工況控制方式以及運(yùn)行中發(fā)生的故障等信息實(shí)時(shí)地顯示出來以供操作和維護(hù)人員參考。
　　
　　4、觸摸屏組態(tài)畫面設(shè)計(jì)
　　
　　西門子系列的觸摸屏配有專門的畫面組態(tài)軟件－SIMATICPROTOOL/PROCS，此軟件提供了多種控件和圖形庫文件，可組態(tài)出各種顯示和控制功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作狀態(tài)，當(dāng)前過程值及故障的可視化。利用人機(jī)界面操作被監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，記錄，也可以設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)畫面來模擬控制過程，從而滿足監(jiān)控要求。
　　
　　作者在充分了解本系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)本系統(tǒng)的觸摸屏界面作出整體規(guī)劃。zui終畫面分為兩大部分：
　　
　　(1)畫面顯示部分
　　
　　運(yùn)行參數(shù)畫面顯示(見圖2)
　　
　　運(yùn)行工況畫面顯示(見圖3)
　　
　　故障畫面顯示(見圖4)
　　
　　(2)參數(shù)置入部分(見圖5－12)
　　
　　主要包括8個(gè)回路的參數(shù)整定和輸入，如回路的額定電流、速斷電流倍數(shù)、運(yùn)行方式等。操作人員根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要輸入相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)。
　　
　　具體來講，本系統(tǒng)組態(tài)畫面主要由如下幾個(gè)控件對(duì)象組成：
　　
　　(1)文本域
　　
　　文本域和PLC沒有任何鏈接，它們對(duì)用戶輸入不作出反應(yīng)，并且在運(yùn)行時(shí)不能在操作單元上被修改，主要用于對(duì)其它對(duì)象或控件的一種文本解釋。
　　
　　(2)輸出域
　　
　　輸出域是用來在操作單元上顯示來自PLC的當(dāng)前值。一般來說，在將輸出域的變量和PLC的變量地址鏈接后，還需設(shè)定其上、下限值，如果PLC的輸出值超過范圍的數(shù)值時(shí)將被拒絕顯示。
　　
　　(3)狀態(tài)區(qū)
　　
　　狀態(tài)區(qū)是一個(gè)顯示元素。根據(jù)組態(tài)，可以組態(tài)一個(gè)報(bào)警指示器，顯示不能從操作單元上看見的設(shè)備單元的狀態(tài)(如電機(jī))，或者組態(tài)一個(gè)指示燈，其顏色根據(jù)相關(guān)的狀態(tài)變化而改變或閃爍。
　　
　　上述各控件對(duì)象的添加和設(shè)置步驟大致相同，如下：
　　
　　(1)在畫面內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，從“插入對(duì)象”選項(xiàng)中選擇所需的控件，并擺放至合適位置；
　　
　　(2)調(diào)整所添加控件的大小，并在其屬性中設(shè)置所需參數(shù)(如文本，字體，顏色等)；
　　
　　(3)有些控件還需要和PLC中的相應(yīng)I/O接點(diǎn)及存儲(chǔ)單元鏈接起來，以實(shí)現(xiàn)PLC的控制及參數(shù)輸入信息、PLC當(dāng)前過程值及故障信息等向觸摸屏的輸出(如輸出域，狀態(tài)區(qū)等)。
　　
　　設(shè)計(jì)好的各畫面如下：　　
　　圖5(圖6－12的畫面和圖5相同，可略)
　　
　　5、觸摸屏操作控制的實(shí)現(xiàn)
　　
　　由于該觸摸屏需安裝于隔爆腔內(nèi)，從而無法實(shí)現(xiàn)觸摸控制功能，故其實(shí)際上僅作為液晶顯示器來使用，其控制以及參數(shù)置入、修改等操作，均由隔爆外殼上的6個(gè)隔爆按鈕(S1－S6)來實(shí)現(xiàn)。按鈕的接點(diǎn)直接與PLC的輸入口聯(lián)接，各自功能及鏈接變量如下表所示：　　
　　6、模擬測試
　　
　　本組態(tài)軟件還提供了對(duì)未使用PLC連接的項(xiàng)目模擬測試程序。從菜單中選擇“文件”>“測試”>“啟動(dòng)模擬程序”即可啟動(dòng)此模擬程序。
　　
　　運(yùn)行此程序后，在模擬程序表中合適的值，用于測試變量的顯示是否有誤。模擬表中的值在模擬期間將由運(yùn)行系統(tǒng)讀取，這樣以來，就模擬了一個(gè)PLC的連接，從而完成了組態(tài)項(xiàng)目文件的離線測試。
　　
　　7、組態(tài)文件的下載
　　
　　在下載組態(tài)文件之前，應(yīng)首先檢查觸摸屏電源接線是否正確；然后將觸摸屏的通訊接口(RS2321F2)和PC機(jī)的RS232端口相聯(lián)；zui后經(jīng)編譯無誤后執(zhí)行下載命令即可將組態(tài)文件寫入到觸摸屏的內(nèi)存中。
　　
　　8、觸摸屏與PLC的連接
　　
　　組態(tài)文件下載完成后，首先應(yīng)先對(duì)觸摸屏的通訊口的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后通過編程器設(shè)置PLC的通訊參數(shù)，使之與觸摸屏一致(主要是通訊協(xié)議和通訊波特率參數(shù))。上述工作完成后，打開電源，將PLC置于運(yùn)行檔，兩者就建立了連接并可以互相通訊了。
　　
　　9、結(jié)論
　　
　　把觸摸屏應(yīng)用到以PLC為核心的控制系統(tǒng)中，操作人員不僅可以隨時(shí)查詢，監(jiān)視到當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行工況，故障等信息，而且可以十分方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制參數(shù)的輸入和整定，確保了整個(gè)控制系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。