PLC控制系統(tǒng)核心 觸摸屏在工控自動化系統(tǒng)中的應用

引言

用PLC做控制系統(tǒng)核心，成本低、穩(wěn)定性高，程序編寫和調(diào)試也比較方便。但PLC在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有些不便，需要對編程非常熟悉的專業(yè)人員進行操作。并且，想要直觀地了解生產(chǎn)過程和監(jiān)控信號的動態(tài)變化必須選擇一個上位機來配合PLC，才能組成較好的自動控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)采用觸摸屏與PLC通信，共同組成生產(chǎn)過程的工控自動化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由觸摸屏、可編程控制器PLC、開關(guān)電源、步進電機驅(qū)動器、步進電機、變頻器、三相異步電動機等構(gòu)成，其配置如圖1所示。控制系統(tǒng)主要利用程序控制鋼領(lǐng)板運行的速度、方向、位移，達到控制成形。

圖1 系統(tǒng)配置框圖

觸摸屏作為人機界面可以進行工藝參數(shù)的設(shè)定、運行狀態(tài)的監(jiān)控等。可編程控制器是整個控制系統(tǒng)的核心。它將工藝參數(shù)存儲并通過一定的控制算法控制變頻器的運行狀態(tài)以及步進電機的運行狀態(tài)。開關(guān)電源為觸摸屏、PLC、步進電機(包括接近開關(guān)、按鈕、中間繼電器)等提供工作電源。步進電機驅(qū)動器將可編程控制器給定的控制信號轉(zhuǎn)換和放大驅(qū)動步進電機工作。步進電機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成捻線機鋼領(lǐng)板的升降動作。變頻器通過可編程控制器控制運行狀態(tài)，通過內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定，可以調(diào)整運行的頻率，從而控制三相異步電動機的運行狀態(tài)和工作頻率。

三相異步電動機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成錠子以及羅拉的傳動。

2 EView觸摸屏和PLC通信

本設(shè)計采用EView MTS000工業(yè)嵌入式觸摸屏人機界面。在MTS000組態(tài)軟件中定義串口類設(shè)備s7.200PLC，串口號為COM.。設(shè)備定義結(jié)束后，定義I/0實型變量和離散變量，分別與設(shè)備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實現(xiàn)開關(guān)量的控制口。觸摸屏與PLC的連接如圖2所示，并且按表1所示設(shè)置觸摸屏中的通信參數(shù)。

圖2 硬件連接圖

3 MT5000組態(tài)軟件

MTS000中用“工程”來表示組態(tài)軟件組態(tài)生成的應用系統(tǒng)。創(chuàng)建一個新工程就是創(chuàng)建一個新的用戶應用系統(tǒng)。建立工程的一般步驟為：構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(定義變量)定義設(shè)備一設(shè)計圖形界面一建立動畫連接。運行和調(diào)試。但是，在進行設(shè)計的時候，它們不是獨立的，而是交替進行的，需要綜合考慮。首先，創(chuàng)建一個新工程，定義路徑和名稱，在設(shè)備選項中選定一個COM口，進行PLC連接。MTS000提供的設(shè)備連接向?qū)υ捒蛄谐隽斯I(yè)生產(chǎn)常用的一些硬件設(shè)備(如PLC、板卡、智能儀表、變頻器等)，并且已經(jīng)根據(jù)這些常用設(shè)備各自的通信協(xié)議制作了相應的通信協(xié)議，使應用人員從繁瑣的底層驅(qū)動程序中解脫出來。選擇了西門子公司S7.200系列PLC后，選擇通信方式，并給定設(shè)備名稱和地址，還要設(shè)置采樣時間和通信參數(shù)。

然后，進行動畫畫面的設(shè)計和變量的定義。雙擊數(shù)據(jù)詞典，定義和編寫系統(tǒng)所有變量。變量可以設(shè)為只讀、只寫和讀/寫模式。對于既要采集PLC狀態(tài)，又要實現(xiàn)對PLC的遠程控制的變量設(shè)置為讀/寫模式，而不需要向PLC發(fā)送命令的變量設(shè)置為只讀，這樣可以節(jié)省PLC掃描時間、加快系統(tǒng)進程、提高PLC效率。

繪制圖形畫面時，雙擊畫面選項，在彈出的繪圖環(huán)境下繪制與捻線機相對應的監(jiān)控畫面。系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備較多，為更清楚明了地顯示不同設(shè)備的各個參數(shù)，需要繪制多幅畫面，既方便顯示又方便現(xiàn)場操作員進行控制。

主畫面里利用ShowPicture(畫面名)函數(shù)實現(xiàn)對其他畫面的調(diào)用。繪制完流程畫面后，將系統(tǒng)與要監(jiān)控的參數(shù)和畫面中的變量一一對應起來。這樣HMI組態(tài)基本完成。

4 組態(tài)界面設(shè)計及功能介紹

在MTS000組態(tài)軟件中編制系統(tǒng)的組態(tài)界面。根據(jù)本系統(tǒng)的特點及實際使用情況，界面設(shè)計由系統(tǒng)開機歡迎、上電提示、零點調(diào)整和查詢(總程、動程、升速、降速、級升、滑行)、方式設(shè)置的修改和查詢(成形方式、停車方式、回零方式)、數(shù)據(jù)的修改和查詢(計長長度、羅