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1 引言 目前 可編程序控制器 簡(jiǎn)稱(chēng) PLC 由于具有功能強(qiáng) 可編程 智能化等特點(diǎn) 已成為 工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動(dòng)化裝置之一 它是當(dāng)前電氣程控技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)手段 用 PLC 控 制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式 可簡(jiǎn)化接線(xiàn) 方便調(diào)試 提高系統(tǒng)可靠性 觸摸屏是專(zhuān)為 PLC 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種高科技人機(jī)界面產(chǎn)品 由于操作簡(jiǎn)便 界面美觀 節(jié)省控制面板空間 性?xún)r(jià)比高和人機(jī)交互性好等優(yōu)點(diǎn) 近年來(lái)已越來(lái)越多地被應(yīng)用于工業(yè)控制 等領(lǐng)域 本文利用 PLC 和觸摸屏技術(shù)研制了水位傳感器測(cè)試系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要用于進(jìn)行洗衣機(jī)用 水位傳感器的質(zhì)量檢測(cè) 整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 穩(wěn)定性好 自動(dòng)化程度高 代替了以前的純手動(dòng) 操作 較好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的要求 提高了生產(chǎn)效率 2 系統(tǒng)控制原理及要求 洗衣機(jī)用水位傳感器的工作原理是將水位高度的變化轉(zhuǎn)換成傳感器內(nèi)部膜片上壓力的變化 從而導(dǎo)致傳感器輸出電感 L 的變化 將水位傳感器輸出電感與外部電路組成 LC 振蕩電路 就 可將電感的變化轉(zhuǎn)換成振蕩頻率的變化 不同的水位高度通過(guò)水位傳感器可以產(chǎn)生不同的振蕩 頻率 最后通過(guò)檢測(cè)振蕩頻率與水位高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系 就可實(shí)現(xiàn)水位傳感器的質(zhì)量檢測(cè) 圖 1 控制系統(tǒng)原理框圖 圖 1 為控制系統(tǒng)原理框圖 測(cè)試系統(tǒng)要求能在不同的水位高度時(shí) 準(zhǔn)確測(cè)量出由水位傳感 器組成的振蕩電路的振蕩頻率 水位高度和振蕩頻率的測(cè)量精度要求較高 因此 對(duì)測(cè)試系統(tǒng) 的要求較高 作為主電機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)由 PLC 進(jìn)行控制 電機(jī)實(shí)現(xiàn) PID 調(diào)速 電機(jī)的輸出通過(guò)減速機(jī) 構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連 最后帶動(dòng)細(xì)鋼管在水箱中上下移動(dòng)來(lái)按檢測(cè)要求控制管內(nèi)水位高度的準(zhǔn)確 變化 通過(guò)編碼器實(shí)現(xiàn)水位高度變化的實(shí)時(shí)檢測(cè) 頻率的實(shí)時(shí)檢測(cè)由 PLC 的高速計(jì)數(shù)器來(lái)完成 控制命令的輸入接 PLC 的輸入端 PLC 的輸出端接執(zhí)行繼電器和工作狀態(tài)指示燈等 系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機(jī)界面 顯示操作畫(huà)面 進(jìn)行參數(shù)修改和指令輸入 通過(guò)觸摸屏 可實(shí)現(xiàn)水位上升 下降高度等參數(shù)的設(shè)定和修改 實(shí)現(xiàn)實(shí)際水位高度變化 輸出振蕩頻率和總 產(chǎn)量等的實(shí)時(shí)顯示等 并可對(duì)工作進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 3 控制系統(tǒng)硬件組成 根據(jù)水位傳感器測(cè)試系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和控制要求 本系統(tǒng)選用三菱公司的 FX1N 24MR 基 本型 PLC 共有 24 點(diǎn)輸入輸出 其中 14 個(gè)輸入點(diǎn) 10 個(gè)繼電器輸出點(diǎn) 其環(huán)境溫度 抗沖 擊 抗噪聲等性能指標(biāo)均能滿(mǎn)足要求 圖 2 為 PLC 控制系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖 輸入 X0 X1 為編碼器的 A B 相輸出脈沖信號(hào) X3 為振蕩頻率信號(hào) X4 X14 為按鈕 選擇開(kāi)關(guān) 限位開(kāi)關(guān)和計(jì)數(shù)開(kāi)始等信號(hào) 輸出 Y0 Y7 分 別控制繼電器 信號(hào)指示燈等 圖 2 控制系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖 水位高度的測(cè)量主要是通過(guò)編碼器來(lái)完成 編碼器的 A B 相可向可編程序控制器的高速 計(jì)數(shù)端發(fā)出脈沖 并通過(guò)高速計(jì)數(shù)器 C251 獲得該脈沖的計(jì)數(shù)值 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 高速計(jì)數(shù) 器的計(jì)數(shù)值就會(huì)不斷累加 通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理設(shè)置 每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng) 0 25mm 的水位高度變化 通過(guò)編程計(jì)算 可以算出實(shí)際水位高度的變化 振蕩信號(hào)頻率的測(cè)量可利用 PLC 的高速計(jì)數(shù)器 C253 完成 通過(guò)編程 可以利用高速計(jì) 數(shù)器 C253 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi) 如 3s 對(duì)振蕩信號(hào)的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù) 并將計(jì)數(shù)值取出并放在數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器 D0 中 那么將 D0 中的值除以 3 所得的值就是所要測(cè)量的振蕩頻率的大小 觸摸屏選用臺(tái)灣生產(chǎn)的性?xún)r(jià)比較高的 PWS6600S 配備有 5 7 英寸高清晰度液晶顯示屏 分辨率為 320 240 通過(guò)一個(gè) RS232 串口與 PLC 實(shí)現(xiàn)串行通訊 支持靜態(tài)文字控件 支持 on off 按鈕 數(shù)值輸入 畫(huà)面按鈕 數(shù)值顯示 狀態(tài)指示燈控件等動(dòng)態(tài)對(duì)象 支持中文顯示 當(dāng)在靜態(tài)文字控件中指定變量時(shí) 觸摸屏能夠在屏幕上實(shí)時(shí)顯示與之相連的 PLC 中的變 量值 這給工作人員實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和狀態(tài)檢測(cè)提供了較大的方便 當(dāng)操作人員觸摸數(shù)值輸入控件時(shí) PWS6600S 自動(dòng)彈出虛擬數(shù)字鍵盤(pán) 包括 0 9 等數(shù)字 和清空 取消 刪除和確定等 輸入數(shù)字后按取消鍵取消可輸入值 按確定鍵確定輸入 虛擬 數(shù)字鍵盤(pán)消失后 控件中的數(shù)字也就成為輸入值 相應(yīng)的 PLC 中對(duì)應(yīng)變量也隨之改變 當(dāng)操作人員觸摸 on off 按鈕 畫(huà)面按鈕 狀態(tài)指示燈和數(shù)值顯示等控件時(shí) PWS6600S 可 以觸發(fā)按鈕按下 按鈕彈起 畫(huà)面切換 狀態(tài)顯示和數(shù)值顯示等事件 操作人員可以進(jìn)行清除 數(shù)據(jù) 改變工作模式 選擇屏幕畫(huà)面等工作 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件包括 PLC 控制軟件和觸摸屏軟件兩部分 PLC 具有豐富的編程指令 軟件設(shè)計(jì)環(huán)境良好 可采用梯形圖 LD 順序功能圖 SFC 和指令表 IL 等基本的編程語(yǔ)言 本系統(tǒng)采用梯形圖編程 編程軟件為 FXGP 先 利用計(jì)算機(jī) PC 進(jìn)行編程和調(diào)試 調(diào)試成功后通過(guò)接口電纜將控制程序下載到 PLC 中 PLC 程序主要包括主程序和分段上升 分段下降子程序等 其中分段上升 分段下降子程 序主要是使細(xì)鋼管按測(cè)試要求分七段進(jìn)行上升和下降 以便測(cè)試不同水位高度時(shí)傳感器輸出的 頻率大小 從而判斷水位傳感器的質(zhì)量好壞 圖 3 為 PLC 程序控制流程圖 圖 3 PLC 程序控制流程圖 PWS6600S 觸摸屏畫(huà)面由專(zhuān)用支持軟件 ADP6 0 進(jìn)行設(shè)計(jì)組態(tài) 先在個(gè)人計(jì)算機(jī)上用該軟 件設(shè)計(jì)窗口 菜單 按鈕等界面 設(shè)計(jì)完成后通過(guò) RS232 串行口將程序下載至 PWS6600S 觸 摸屏內(nèi)存中 由 PLC 對(duì)觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)達(dá)到兩者之間的信息交互 PLC 讀觸摸屏狀態(tài)通知區(qū)中的數(shù)據(jù) 得到當(dāng)前畫(huà)面號(hào) 而通過(guò)寫(xiě)觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)的數(shù)據(jù) 強(qiáng)制切 換畫(huà)面 觸摸屏加電后就進(jìn)入設(shè)計(jì)畫(huà)面 通過(guò)觸摸屏按鈕可顯示和修改 PLC 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的通訊 整個(gè)畫(huà)面由兩部分組成 一部分為顯示畫(huà)面 主要包括系統(tǒng)畫(huà)面 測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 水位高度顯示 振蕩頻率輸出 顯示每天的總產(chǎn)量等畫(huà)面 如圖 4 所示 另一部分為參數(shù)設(shè)定 畫(huà)面 主要用來(lái)設(shè)定工作模式 水位分段上升 下降的數(shù)值等 如圖 5 所示 由于 PWS6600S 觸摸屏具有較強(qiáng)的人機(jī)交互功能 以及簡(jiǎn)便的操作特性 簡(jiǎn)潔的界面和 高可靠性 因此得到了較好的使用效果 5 結(jié)束語(yǔ) 將 PLC 和觸摸屏技術(shù)應(yīng)用于水位傳感器檢測(cè)系統(tǒng) 使操作更加簡(jiǎn)便 速度 水位高度可 按測(cè)試要求進(jìn)行控制 極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率 控制精度高 操作性強(qiáng) 并可 通過(guò)觸摸屏觀察 PLC 內(nèi)部的工作情況和現(xiàn)場(chǎng)工況 核定相關(guān)參數(shù) 操作靈活 方便 本系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)以來(lái) 已先后在多家為洗衣機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家配套的水位傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家投入使 用 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 經(jīng)濟(jì)效益十分明顯 同時(shí) 因其操作簡(jiǎn)單 實(shí)用性強(qiáng) 數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控等 特點(diǎn) 受到用戶(hù)的普遍好評(píng)