本文作者：广东顺德职业技术学院 周秀君
摘 要：本文介绍了触摸屏结合PLC在混凝土搅拌站（楼）中的应用，并对该系统中的触摸屏页面设计和PLC的原理及作用进行了分析。
关键词：触摸屏 可编程序控制器 搅拌站（楼）
1 引言
随着社会经济的发展和技术的不断进步，对混凝土的配比精度要求越来越高，采用现代混凝土搅拌站（楼）可减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快施工速度、提高劳动生产率和降低生产建设成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在混凝土搅拌站（楼）中应用近来得到了迅速发展而被广泛应用，因为可编程控制器（PLC）已成为工业生产自动化三大技术支柱（机器人技术、CAD/CAM技术和PC技术）之一，其运算速度高、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，但是由于其本身不具备人机交互功能，在工艺参数较多，需要人机交互时，使用具有触摸操作功能的触摸屏就是一种很好的选择，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与实际值进行比较。并可实时监控到系统实际值的大小，实现报警、判断等功能。结合触摸屏系统、电子称量仪表的配套使用，使之功能更加强大，现已广泛应用于工业生产中。
2 系统硬件组成与结构原理
本套系统采用四种骨料、四种水泥、三种添加剂、水作为标准平台进行讨论。骨料、水泥称量的精确度小于1%，水称量的精确度小于0.5%,添加剂称量的精确度为小于0.1%。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）、触摸屏带电缆线（一套）、电子称量仪表（含模拟量输出接口板）、打印机、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下：
(1)PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU226 216-2AD21-0AX0（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，并对于触摸屏输入的信息进行处理等。
(2)触摸屏采用SIEMENS公司6AV3-1NH00-0AX0。实现人机对话，与PLC系统进行数据传送和交换，将外部输入的参数写入PLC系统，也可将PLC系统内部数据读入触摸屏，实现了模拟量的实时显示，目标值的设定以及产生报警信息等。
(3)打印机（panasonic KX-P1121）：接收PLC系统发送过来的字符和数据，将触摸屏系统设置的参数及PLC系统内部运行过的参数打印出来。
(4)电子称量仪表（PANTHER2000 T600.08）及传感器：电子称量仪表提供激励电压给传感器，传感器将重量转变成讯号电压信号输入电子称量仪表进行重量显示，再通过模拟量输出接口板输入PLC系统。
(5)电器元件：给PLC系统提供输入信号，执行PLC系统的输出，控制电机的起动与停止。系统硬件结构如图1所示：
3 触摸屏特点功能
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，可代替普通或工控计算机作为人机界面，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，或输入数值、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
程序流程图如图2所示：
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)对流体或液体物料加料时，自动计算落差
(5)发送字符、数字等信息至打印机进行打印
(6)设置零位范围、称量程范围
(7)判错信息、报警信息
5 触摸屏画面设计
下面介绍本套系统中触摸屏的应用。触摸屏画面由支持软件进行设计，然后从支持工具（个人电脑）中下载到触摸屏即可使用。支持工具与触摸屏之间的连接电缆见图3所示。触摸屏与PLC之间通过RS485通信电缆进行连接，触摸屏与PLC之间的电缆连接方式见图3。由PLC对触摸屏状态控制区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互。PLC读触摸屏状态通知区中的数据，得到当前画面号，而通过写触摸屏状态控制区的数据，强制切换画面。
5.1 欢迎页面的设计
在支持工具上，创建一个欢迎页面，页面上有一个透明的触摸按钮，其功能为切换画面，当点击页面触摸按钮时即进入参数设置页面。运行时进入显示页面，当外界无动作时，由PLC编程实现30秒后，改写状态控制区中的数据，将参数显示页面载入。在欢迎页面上和欢迎页面上的触摸按钮上可放置文本、图标，对系统进行说明与标注等，见图4所示
5.2 参数显示页面的设计
在这套系统中，用户需要观察的量为选用的配比号、每批搅拌罐数、整在搅拌第几罐、搅拌时间、水调整值、骨料重量、水泥重量、添加剂重量、水重量。因此，设置相应数字显示区，分别显示相应的值，在数字内存表中占据相应的存贮空间，同时，通过数字内存表的地址与PLC数字存储区的位置对应起来。系统启动后，由传感器、显示仪表等将有关信号送入PLC进行处理，因PLC数字存储区的地址与触摸屏内存表相关联，此时，触摸屏就可以实时显示数据。数据的精度与位数根据实际情况在触摸屏的数字内存表的属性中设置，见图5所示。
5.3 参数设置页面的设计
用户需要设定的量为四种骨料、四种水泥、三种添加剂、水重量的目标值及一些时间参数，这是设定输入区利用设定数值键盘,用户可得到需要的目标值。设定之后点击”确定”按钮，该数值送入PLC目标值保存单元，点击”取消”按钮，则维持原数值不变。数值的位数、精度以及该数值在PLC内存单元中的地址都是在元件属性中设置的。见图6所示。
5.4 帮助页面的设计
考虑到现场实际需要，在页面设计时，增加了大量帮助页面，包括触摸屏的维护，系统的使用，参数的设置等。
5.5 报警信息页面的设计
根据实际可能出现的设备损坏、线路过流、数值超范围和系统急停等故障设定报警页面。报警页面是由一些触摸屏元件库中的状态指示灯和数值范围指示灯组成。当PLC检测到有报警信息时，触摸屏控制区内的数据相应改变，强制切换到报警页面，每个指示灯都与PLC中表示报警有无的一个位相对应，这样，根据每个灯的开与关状态就能具体确定是哪里的故障，从而采取相应的措施。
6 总 结
本套系统中，需要在线更新的量为重量的设定值和时间等，采用触摸屏作为人机交互工具，简单直观，便于操作。但在实际使用中还是有一些限制的，如PLC与触摸屏之间距离不能过大，触摸屏本身比较贵等。PLC作为中央处理单元，两者在系统中结合使用，实现了该系统的重量变换作用，具有调节范围广的特点，在实际使用中取得良好的效果。
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