基于PLC控制与触摸屏的无线通信解决方案

2013-09-30 16:34:20来源: 互联网

1、PLC-触摸屏简介

  触摸式工业图形显示器(简称触摸屏)是一种新型可编程控制终端,是新一代高科技人机界面(国外称为 HMI 或 MMI )产品,它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置、数据显示、以曲线、动画等形式描绘自动化控制过程,并可简化 PLC 的控制程序。 具有体积小、 连线简单化、 防尘、抗震 、防水、防电磁 等特点。

  PLC是一种可编程控制器,有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年,随着科学技术的不断进步,各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高,采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、提高劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。

  2、PLC-触摸屏的应用领域

  * 传统的产业设备和机械的自动控制;

  * 中小型过程控制系统;

  * 远程维护服务系统;

  * 节能监视控制系统;

  3、基于PLC控制与触摸屏的具体解决方案

  3.1 城市(工厂)污水处理自动化控制系统解决方案

  1 系统概述

  该污水处理工程自动化系统的下位控制站采用上位机、PLC和现场总线功能为一体的最新智能化控制器作为主控装置,还配有继电器、接触器、智能化热继电器、电量变送器等装置,完成工艺设备的保护和控制、流程数据采集和控制功能等。另外,系统中还包括在线水质分析仪表、变送器、调节阀、电磁阀、各种泵及风机等。

  2 系统主要控制功能

  * 自动排油控制:污水进入隔油池后,控制器根据水温自动打开蒸汽阀给污水加热,使水温达到设定温度,启动浮油机工作。吸走水面浮油,达到排油目的;

  * 集水池潜水泵控制:污水进入集水池后,根据水位启停潜水泵,将污水送至一级气浮池;

  * 混凝加药泵控制:根据潜水泵的启停控制混凝加药泵的启停;

  * 加碱及PH值控制:根据检测的PH值自动调节加碱量,使中和后的PH值控制在6~9;

  * 回流泵控制:根据潜水泵的启停控制回流泵的启停;

  * 风机的控制:根据氧化池含氧量测定,自动控制风机的启停;

  * 一、二沉淀池自动定时排泥控制;

  * 滤池定时反冲洗控制。

  3 系统特点

  * 基于Windows NT/2000/XP平台,采用面向对象的技术和方法进行系统设计和软件实现;

  * 开放性强,遵循ODBC、COM/DCOM、Active X、IEC-1131-3等国际标准;

  * 能跟据用户需求整合WINCC、IFIX、FIX32、RSVIEW、INTOUCH、阻态王等阻态软件;

  * 系统界面直观,具有完善的浏览功能;

  * 系统功能齐全、技术先进、操作简单、维护量少;

  * 丰富方便的扩展能力,能方便地基于现有系统进行扩展;

  * 系统提供形式丰富地报表,位统计和决策提供依据。

  4 系统指标

  * 数据刷新1s;

  * 事件顺序分辨率《2ms;

  * 控制命令响应时间≤1s;

  * 调画面响应时间《1s。

  5 系统组成原理图

  

  6 系统主要硬件配置

  系统硬件由可编程控制器(含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块),WPLC-C无线透传终端,上位机,变频器、传感器及若干电器元件组成。

  (1)PLC:选用SIEMENS公司的S7-400系列(配数字扩展输入/输出模块、模拟输入模块)

  (2)变频器:采用DAFOSS公司VLT系列;据PLC发送过来的数据(PH值、曝气含氧量、水箱液位、流量计等模拟信号,水泵运行、电动阀门开、故障报警等为数字信号)值调节设备的运行,并将其内部运行参数反馈到PLC及上位机。

  (3)上位机:可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程,操作员站可以监控系统的运行。上位机选用的是研宏YH-MB945VEA.

3.2 基于触摸屏结合PLC在空调送风系统中的节能应用

  1 系统概述

  通过触摸屏和PLC结合使用,可以在触摸屏中直接设定目标值(压力及温度等),通过PLC与实际值(传感器的测量值)进行比较运算,直接向变频节能系统发出运算指令(模拟信号),调节变频器的输出频率。通过调节送风电机的转速,实现节能的目的。

  系统原理图

  

  2 系统主要硬件组成

  系统硬件由可编程控制器(含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块)、触摸屏一台、变频器、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下:

  (1) PLC:选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224(配数字量输入/输出模块、模拟量输入模块)。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作,同时与触摸屏进行实时通讯,为触摸屏的显示提供数据,并对于触摸屏发出的信息进行处理等。

  (2) 触摸屏采用PROFACE公司的GP2301。实现人机对话,与PLC系统进行数据传送和交换,将设定参数写入PLC,也可将PLC、传感器及变频器内部参数读入触摸屏,实现了模拟量、数字量的实时监控,目标值的设定以及报警记录等。

  (3) 变频器:采用SIEMENS公司440系列,通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部参数,根据PLC发送过来的数据(模拟量)值调节水泵或风机的转速,并将其内部运行参数反馈到PLC及触摸屏。

  (4) 压力、温度等传感器:将被控制系统(水系统或风系统)的实际参数值转变成电信号上传至PLC和触摸屏。

  (5) 电气元件:给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电,完成各种操作及驱动等。

  3 系统特点

  触摸屏监控器是90年代出现的新型可编程终端,是新一代高科技人机界面产品。适于在恶劣的工业环境中应用,作为人机界面可代替普通或工控计算机,具有交互性好,可靠性高,编程简单,与PLC联结简便等特点。触摸屏的主要功能有:

  (1) 主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息。

  (2) 触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号、数字信号(数值)、字符给PLC进行数据交换,从而产生相应的动作控制系统或设备的运行。

  (3) 可多幅画面重叠或切换显示,显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。

  4、PLC在系统中的作用

  PLC作为控制单元,是整个系统的控制核心。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器、变频器及电磁阀等的动作,主要体现以下几方面的作用:

  1) 初始化变量,设置自由通讯口协议和中断协议。

  2) 与触摸屏进行实时通讯,为触摸屏的显示提供数据,并对触摸屏输入的信息进行处理。

  3) 完成数字量与模拟量的相互转换。

  4) 逻辑控制及PID等运算。

  5) 发送模拟(数字)等调节变频器的输出频率。

  6) 通过USS4协议读写变频器内部参数。

  7) 判错传递数据信息、报警信息等。

  5、触摸屏画面设计

  触摸屏画面由ProTool等专用软件进行设计,然后从支持工具(个人电脑)中下载到触摸屏即可使用。触摸屏画面总数应在其存储空间允许的范围内,各画面之间尽量做到可相互及强制切换。

  (1) 主画面的设计

  在支持工具上,创建一个欢迎页面或被控主系统画面作为主画面,该画面嫩进入到各分画面。各分画面均能一步返回主画面。若是将被控主系统画面作为主画面,则应在画面中显示被控系统的一些住要参数,以便在此画面上对整个被控系统有大至的了结。

  (2) 控制画面的设计

  该种画面主要用来控制被控设备的启停及显示变频器内部的参数,也可将变频器参数的设定做在其中。该种画面的数量在触摸屏画面中占的最多,其具体画面数量由实际被控设备决定。

  (3) 参数设置页面的设计

  该画面主要是对变频器的内部参数进行设定,同时还应显示参数设定完成的情况,实际制做时还应考虑加密的问题。

  (4) 实时趋势页面的设计

  该画面住要是以曲线记录的形式来显示被控值、变频器的主要工作参数(如输出频率)等的实时状态。

  (5) 信息记录页面的设计

  该画面主要是记录可能出现的设备损坏、过载、数值超范围和系统急停等故障。另外该画面还可记录各设备启停操作,作为凭证。

  (6) 节能画面的设计

  该画面主要是记录和显示变频器的累积用电数及实时节电状态,以便向用户展示变频节能的好处,也可用来与其它的节电测量作比较。

  6、结束语

  在变频节能系统中采用触摸屏作为人机交互工具,简单直观,便于操作;提高了整个变频节能系统以及企业的硬件档次。随着微电脑技术的不断发展,触摸屏本身的成本也在不断的降低,再与PLC在系统中结合使用,在几乎未提高系统装置多少成本的前提下,就实现了整个被控系统的质的飞跃,这种结合必将更多的应用在未来的各种生产系统中,并成为自动化控制发展的一个亮点。

关键字:PLC控制  触摸屏  无线通信

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0930/article_19726.html
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