TouchWin觸摸屏TP和PLC在攪拌樓生產(chǎn)控制中的應(yīng)用
本文著重介紹了觸摸屏作為上位機(jī)管理系統(tǒng)與PLC通訊在混凝土攪拌樓中的實(shí)際應(yīng)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(diǎn)是觸摸屏通過RS232串行通訊,達(dá)到管理與控制相結(jié)合,便于實(shí)時(shí)監(jiān)控,減少了故障率,大大提高了施工生產(chǎn)效率。
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(jī)器(主要為 PLC )的人機(jī)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??捎糜?a target="_blank">參數(shù)設(shè)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(diǎn):
·體積變小,幾乎不占空間;
·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(yīng)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
·以動畫形式表現(xiàn)控制過程,可實(shí)現(xiàn)工況圖、流程圖,設(shè)備由靜態(tài)到運(yùn)行,畫面模擬動畫顯示;
·離散點(diǎn)的 ON/OFF 表示;可實(shí)現(xiàn)管道、閥門、指示燈的顏色變化,電氣開關(guān)閘刀的開合、檔板的開關(guān)、多選一開關(guān)的實(shí)現(xiàn)等;
·參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示;可設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格,制作操作面板的仿真圖象;
·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(shí)現(xiàn)信號量值、液體深度的變化;模擬表頭指針或游標(biāo)的移動等;
·各種報(bào)警動作:生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況,自動報(bào)警并用文字顯示故障類型,畫面同時(shí)自動切換至故障所在的流程畫面;
·可進(jìn)行報(bào)表打印(非屏幕硬拷貝)、報(bào)警信息打印,打印時(shí)序可由用戶確定;可連 CCTV 監(jiān)視頭( NTSC 制式),顯示現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息;
·把原來的開關(guān)、指示燈等移到觸摸屏上,則可省去 PLC 上原來對應(yīng)開關(guān)、指示燈等的輸入輸出點(diǎn),從而可減小 PLC 系統(tǒng)的規(guī)模;
·權(quán)限管理:操作員只有在開機(jī)時(shí)輸入正確的登陸密碼后,觸摸屏才能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
4. TP 觸摸屏在惡劣條件下使用特點(diǎn)
·防塵、抗震
·防水、防電磁
二、可編程序控制器( PLC )在攪拌樓控制中的應(yīng)用特點(diǎn)
·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。
·編程簡單、容易掌握。
·適應(yīng)性強(qiáng),應(yīng)用靈活 攪拌樓中心控制室的 PLC 系統(tǒng)可同時(shí)控制攪拌樓附屬設(shè)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)。
·控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試方便,工作量少。
·功能強(qiáng)大 PLC 具有開關(guān)量輸入 / 輸出,模擬量輸入 / 輸出,大量的內(nèi)部中間繼電器,時(shí)間繼電器,特殊繼電器,數(shù)據(jù)寄存器,可進(jìn)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(yīng)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(shí)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(jī)的狀態(tài)、各稱量斗的傳感信號,操作臺的開關(guān)信號等,使 TP 能以生動形象的動畫形式及時(shí)顯示出來, PLC 根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果和 TP 發(fā)布的指令來控制現(xiàn)場設(shè)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
(1) 觸摸屏:TP采用加拿大TouchWin公司TP系列觸摸屏,它負(fù)責(zé)處理現(xiàn)場與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面,使操作員通過觸摸屏實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài),各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的當(dāng)前值以及是否有故障報(bào)警發(fā)生,并可對工藝生產(chǎn)過程進(jìn)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(shí)調(diào)用,大大節(jié)提高工作效率,它可以與近 30 個(gè)廠家的PLC通訊,兼容性極強(qiáng),而且還可以和計(jì)算機(jī)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(xué)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(shè)產(chǎn)品(如:條形碼、存儲卡、變頻器、個(gè)人計(jì)算機(jī)等)。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機(jī)連接實(shí)時(shí)或定時(shí)打印當(dāng)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(shè)定中選擇PLC型號,通訊的波特率為 38400bps ;奇偶校驗(yàn)為奇校驗(yàn);數(shù)據(jù)長度8位;停止位1位;通訊方式RS-232。
(2) PLC:可采用XINJE或西門子、歐姆龍等系列產(chǎn)品。
(3) 打印機(jī):可采用HP或其他品牌的針式打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。
(4) 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(guān)、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(shè)定觸摸屏背光燈的關(guān)閉時(shí)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(fù)擔(dān),甚至有些簡單的設(shè)備中可以取代 PLC ,由觸摸屏編程直接和其它設(shè)備通訊。
(5) PLC 編程軟件:采用的是XINJE的FC編程軟件,用它完成整個(gè)程序的編制、調(diào)試。
(6) 監(jiān)視攝像頭
(7) 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(jī)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
整個(gè)控制過程處于中文系統(tǒng)下工作,管理完全漢化;
實(shí)現(xiàn)配料,下料,拌和,出砼自動控制;
拌和時(shí)間,下料順序隨即可調(diào);
配料,下料,拌和動態(tài)模擬顯示;
系統(tǒng)自動校稱;
配方可達(dá)200余種;
I/O 狀態(tài)自動檢測;
自動生成數(shù)據(jù)庫,生產(chǎn)流程圖,報(bào)警系統(tǒng)圖,參數(shù)報(bào)表,歷史查詢,報(bào)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(jī)選用 EPSON
2. 附屬設(shè)備
強(qiáng)電柜一臺,主要為各種動力設(shè)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(guān)單位編寫廣告畫面歡迎詞或系統(tǒng)機(jī)型說明。本系統(tǒng)主要包含以下幾項(xiàng):
在主菜單畫面中設(shè)計(jì)了 9 個(gè)畫面選擇開關(guān),用于打開 9 個(gè)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(shè)定:主要是用于配方設(shè)定和修改;
c) 時(shí)間設(shè)定:主要是用于攪拌機(jī)攪拌時(shí)間設(shè)定,配料抖動時(shí)間及提前量設(shè)定,下料順序時(shí)間參數(shù)設(shè)定;
d) 主控畫面:在進(jìn)行系統(tǒng)校驗(yàn)時(shí)用于主控系統(tǒng)運(yùn)算的基本參數(shù),這也是程序運(yùn)算的核心,因此為了防止誤修改在標(biāo)定畫面中加入了權(quán)限功能;
e) 狀態(tài)監(jiān)控:真實(shí)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(shè)計(jì)了20個(gè)配方;
g) 數(shù)據(jù)列表:在生產(chǎn)過程中隨時(shí)記錄每一循環(huán)的稱量數(shù)據(jù),便于匯總查詢和打??;
h) 打?。焊鶕?jù)數(shù)據(jù)報(bào)表的內(nèi)容控制打印機(jī),在本系統(tǒng)中采用的時(shí)針式打印機(jī);
i) 資料管理:主要是操作使用說明以及相關(guān)的接線信息。
下面列舉本系統(tǒng)幾個(gè)主要畫面:
在設(shè)計(jì)各畫面控件時(shí),首先在畫面框中畫出所需要的控件,然后進(jìn)行大小比例調(diào)整,上色,接下來進(jìn)行屬性連接,畫面上的控件屬性數(shù)據(jù)全部由下位機(jī)PLC提供,所以TP畫面制作起來非常方便快捷,在實(shí)際運(yùn)行過程中,若需在 TP 畫面中增加新的內(nèi)容,如開關(guān)、菜單選擇等,只需在設(shè)計(jì)軟件中增加相應(yīng)的項(xiàng)目傳送至 TP 即可。
在TP和PLC進(jìn)行通訊和調(diào)試參數(shù)前,需特別注意以下幾點(diǎn):
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(yīng)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(fù)擔(dān)。
b) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū):當(dāng)選擇直接傳送方式時(shí),TP內(nèi)部寄存器首地址開始的數(shù)個(gè)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(shí),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(shè)計(jì)
傳感器模擬量數(shù)據(jù)采集及處理、邏輯控制部分、報(bào)表處理部分。在實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)需要隨時(shí)增加 PLC 的功能,如:攪拌樓(站)附屬設(shè)備的控制,皮帶系統(tǒng)和水泥、煤灰脈沖系統(tǒng)等. PLC 實(shí)時(shí)采集傳感稱量值和輸入信號,經(jīng)邏輯運(yùn)算后,由輸出模塊控制稱量斗、攪拌機(jī)、螺旋輸送機(jī)的啟停以及報(bào)警等。程序設(shè)計(jì)思想和步驟:
a) 首先要全面了解被控制對象的機(jī)構(gòu)、運(yùn)行過程等,并明確動作邏輯關(guān)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(diǎn); 根據(jù)控制及流程要求,對應(yīng)輸入、輸出開發(fā)相應(yīng)應(yīng)用程序;
c) 同時(shí)連接 PLC 與外部設(shè)備連線,將編制完成的程序?qū)懭隤LC中,模擬工況運(yùn)行,進(jìn)行調(diào)試及修改;
d) 在模擬調(diào)試成功后,接入現(xiàn)場實(shí)際控制系統(tǒng)中進(jìn)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(jìn)行程序設(shè)計(jì),編程實(shí)現(xiàn),編寫注釋說明文檔和維護(hù)控制應(yīng)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(hù)電機(jī)和機(jī)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(jī)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(yīng)器件,最大限度的縮小在線維修時(shí)間,另外在這種配置中,當(dāng)TP因在運(yùn)行中出現(xiàn)意外故障,無法顯示和監(jiān)控時(shí),PLC能單獨(dú)完成一系列的工作,互不受影響,這樣是防止當(dāng)人機(jī)界面出現(xiàn)問題時(shí),帶來系統(tǒng)控制失靈。在系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)過程中,比較多的考慮了用戶的實(shí)際需求,界面操作簡潔,明了。當(dāng)生產(chǎn)過程硬件狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),勿需修改軟件,僅需在線進(jìn)行簡單參數(shù)設(shè)定既可,系統(tǒng)維護(hù)性強(qiáng)。
評論
查看更多