【正文】 控制場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，PLC的CPU是采用分時(shí)操作的原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，隨著時(shí)間的延伸一個(gè)動(dòng)作接一個(gè)動(dòng)作順序地進(jìn)行。然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。PLC接通電源后，在進(jìn)行循環(huán)掃描之前，PLC首先確定自身的完好性，這是起始操作的主要工作。利用這種技術(shù)，只要用手指輕輕地指碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直接了當(dāng)，這種技術(shù)極大方便了那些不懂電腦操作的用戶(hù)。從技術(shù)原理角度來(lái)講，觸摸屏是一套透明的絕對(duì)定位系統(tǒng)，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過(guò)材料科技來(lái)解決透明問(wèn)題，像數(shù)字化儀、寫(xiě)字板、電梯開(kāi)關(guān)，它們都不是觸摸屏；其次它是絕對(duì)坐標(biāo)，手指摸哪就是哪，不需要第二個(gè)動(dòng)作，不像鼠標(biāo)，是相對(duì)定位的一套系統(tǒng)，我們可以注意到，觸摸屏軟件都不需要光標(biāo)，有光標(biāo)反倒影響用戶(hù)的注意力，因?yàn)楣鈽?biāo)是給相對(duì)定位的設(shè)備用的，相對(duì)定位的設(shè)備要移動(dòng)到一個(gè)地方首先要知道現(xiàn)在在何處，往哪個(gè)方向去，每時(shí)每刻還需要不停的給用戶(hù)反饋當(dāng)前的位置才不至于出現(xiàn)偏差。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶(hù)觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。反光性，主要是指由于鏡面反射造成圖像上重疊身后的光影，如人影、窗戶(hù)、燈光等。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對(duì)眼睛也有一定傷害，選購(gòu)觸摸屏?xí)r要注意判別。，各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。內(nèi)置式觸摸屏是把觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示設(shè)備的外殼內(nèi)，顯像管的前面。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、紅外線式、電容感應(yīng)式以及表面聲波式?？刂破鱾蓽y(cè)到這一接觸并計(jì)算出（X，Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。B、鎳金涂層，五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(zhǎng)使用壽命，但是工藝成本較為高昂。特點(diǎn)：高解析度，高速傳輸反應(yīng)。1．2五線電阻屏五線電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)通過(guò)精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo)電工作面上，我們可以簡(jiǎn)單的理解為兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)分時(shí)工作加在同一工作面上，而外層鎳金導(dǎo)電層只僅僅用來(lái)當(dāng)作純導(dǎo)體，有觸摸后分時(shí)檢測(cè)內(nèi)層ITO接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測(cè)得觸摸點(diǎn)的位置。 同點(diǎn)接觸3000萬(wàn)次尚可使用。1. 3電阻屏的局限不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏,它們都是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來(lái)觸摸,可以用來(lái)寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層,夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長(zhǎng)光的透光率不均勻，存在色彩失真的問(wèn)題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒(méi)有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。由于沒(méi)有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場(chǎng)也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。用戶(hù)在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢(shì)。這些正是國(guó)外非紅外觸摸屏的國(guó)內(nèi)代理商銷(xiāo)售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。原來(lái)媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶(hù)認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會(huì)增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸摸屏所無(wú)法效仿的。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。 表面聲波觸摸屏工作原理以右下角的X軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過(guò)屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。反應(yīng)靈敏。表面聲波屏聲波屏的三個(gè)角分別粘貼著X，Y方向的發(fā)射和接收聲波的換能器（換能器：由特殊陶瓷材料制成的，分為發(fā)射換能器和接收換能器。四線電阻屏四線電阻屏在表面保護(hù)涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層ITO（ITO：氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到1800個(gè)埃（埃＝1010米）以下時(shí)會(huì)突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)透光率又上升。）只用來(lái)作純導(dǎo)體，當(dāng)觸摸時(shí)，用分時(shí)檢測(cè)接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測(cè)得觸摸點(diǎn)的位置。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用直接排水系統(tǒng)，利用射流泵實(shí)現(xiàn)無(wú)底閥排水。每一個(gè)排水泵和與它相連的三個(gè)排水管路之間都要用電動(dòng)閥連接，可以方便的用PLC選擇其中一條管路。圖31 排水管路與排水泵的系統(tǒng)聯(lián)系圖70 系統(tǒng)控制方式可分為自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)檢修三種方式。泵閥故障或檢修時(shí)，該臺(tái)泵閥由自動(dòng)工作狀態(tài)中切除，故障排除或檢完成后，手動(dòng)試車(chē)，確認(rèn)無(wú)故障后，即可參與整個(gè)自動(dòng)輪換工作，PLC柜上設(shè)有該泵的禁止啟動(dòng)按鈕，設(shè)備檢修時(shí)，可防止其他人員誤操作，以保證系統(tǒng)安全可靠。當(dāng)某臺(tái)泵或其所屬閥門(mén)故障或檢修時(shí)以及某趟管路漏水時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)該泵或該趟管路退出輪換，其余各泵及管路仍按輪換工作制運(yùn)行。如果泵殼內(nèi)未充滿水，真空度不夠?qū)?huì)造成不上水、轉(zhuǎn)動(dòng)部件燒壞和氣蝕等故障。然后監(jiān)測(cè)真空度能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求，若不能，則聲光報(bào)警，進(jìn)入水泵關(guān)閉階段；若能，則開(kāi)動(dòng)水泵電機(jī)，關(guān)閉射流管路的球閥。此處停泵條件是指通過(guò)排水使水位下降到規(guī)定的最低水位。因此，對(duì)排水設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性要求較高。一旦出現(xiàn)這樣的故障，就要實(shí)現(xiàn)報(bào)警、停機(jī)等控制措施。圖33 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)中，選用PLC作為中心控制器，它的模擬量輸入信號(hào)包括溫度參數(shù)，電流參數(shù)，電壓參數(shù)，水位參數(shù)，壓力參數(shù)，流量參數(shù)。只通過(guò)一個(gè)通信接口，PLC就可以采集到水泵電機(jī)的各個(gè)電量參數(shù)，進(jìn)而分析判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，這種方式節(jié)省了多個(gè)模擬量輸入接口，節(jié)省了模擬量輸入模塊的昂貴費(fèi)用。為此，在邏輯控制中設(shè)置水位開(kāi)關(guān)于相應(yīng)水位處。按給定的要求，每種組合的結(jié)果應(yīng)符合表中的運(yùn)算關(guān)系表31 變量邏輯運(yùn)算表序號(hào)A B Pn1Pn10 0 0020 0 1030 1 0040 1 1151 0 0—61 0 1—71 1 0181 1 01表31中第5，6項(xiàng)兩種邏輯組合不符合實(shí)際的正常情況，屬于故障狀態(tài)，不予考慮。當(dāng)水位繼續(xù)升高至高水位a后，水位開(kāi)關(guān)a的觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈y導(dǎo)通，帶動(dòng)其主觸點(diǎn)閉合，同時(shí)副觸點(diǎn)y1也閉合，水泵開(kāi)始工作。在實(shí)際工作中，水泵房還要根據(jù)各種運(yùn)行參數(shù)(如涌水量大小、水泵狀況等)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及意外事故等，對(duì)水泵站進(jìn)一步控制，或改變控制方法。整個(gè)控制過(guò)程可用圖35表示。 ③關(guān)閉水泵機(jī)組。并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與礦井監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接受管理人員指令。 ③延長(zhǎng)水泵壽命跟據(jù)水位控制原則，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，避免同一水泵長(zhǎng)期使用，而其他水泵閑置。其排水設(shè)備布置圖如圖31所示。本系統(tǒng)選用德國(guó)西門(mén)子公司的SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)。它可以通過(guò)MPI轉(zhuǎn)接電纜或通訊模塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，再加上其全面的診斷功能和完善的自我保護(hù)技術(shù)，使其具有很高的可靠性，極其適合本系統(tǒng)的需求。本系統(tǒng)主要由表41組成：表41 模塊組成表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量備注1中央處理單元CPU3152 DP1—2數(shù)字量輸入模塊SM32143224V，DC3數(shù)字量輸出模塊SM32223224V，DC4模擬量輸入模塊SM3315812位5通信處理模塊CP3401—6電源模塊PS3071— 超聲波液位傳感器是利用超聲波的穿透能力，在界面上的反射和折射原理工作的。圖42 信號(hào)檢測(cè)原理圖42中，主控制器控制發(fā)射電路，按一定頻率發(fā)出脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器放大后送入測(cè)試電路，同時(shí)也激勵(lì)變送器探頭，發(fā)出超聲波，至液面反射回來(lái)，再由同一探頭接收。這樣，測(cè)試電路就可以測(cè)出從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔t。根據(jù)排水系統(tǒng)的要求，利用模擬量作為連續(xù)水位顯示，并可以輸入可編程控制器進(jìn)行信號(hào)分析處理。壓力檢測(cè)要有壓力值顯示，還要有成比例的電信號(hào)輸出，經(jīng)處理后輸入PLC，在水泵啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中提供有用信息。在電接點(diǎn)裝置的電接觸信號(hào)針上，裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鋼，可以增加接點(diǎn)吸力，加快接觸動(dòng)作，從而使觸點(diǎn)接觸可靠，消除電弧，能有效地避免儀表由于工作環(huán)境振動(dòng)或介質(zhì)壓力脈動(dòng)造成觸點(diǎn)的頻繁關(guān)斷，具有動(dòng)作可靠、使用壽命長(zhǎng)、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)功率較大等優(yōu)點(diǎn)。這些參數(shù)信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的傳感器獲取后，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(電流或電壓)輸入到測(cè)試電路，經(jīng)處理后，再輸入PLC進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)算。柔性化標(biāo)準(zhǔn)接口在window CE環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件接口均可用于SIMATIC TP 270/OP 270面板。眾多HMI功能SIMATIC TP 270/OP 270型面板，功能強(qiáng)大，盡可能滿足機(jī)器操作和監(jiān)控的可視化需求。結(jié)合煤礦井下的特殊環(huán)境以及強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力外，通信接口、顯示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，且TP 270和OP 270均為堅(jiān)固設(shè)計(jì)、具有較高的電磁兼容性和抗振性能以及防爆效果、同時(shí)具有眾多的HIM功能，最終選擇TP270。通過(guò)STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線編程，經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜直接送入PLC的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，還可以在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài)點(diǎn)的通斷狀況，甚至可以在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來(lái)極大的方便。若不滿足全自動(dòng)操作條件，則轉(zhuǎn)入手動(dòng)操作。在程序初始化時(shí)，MW10被置為： MSB(15) LSB(0)1000010000100001MW10 MSB=最高有效位 LSB=最低有效位 從最低4位至最高4位，000000100、1000依次代表1～4泵組；MW20被清空。若在循環(huán)過(guò)程中，有某臺(tái)泵有故障或需要檢修，循環(huán)就要跳過(guò)此臺(tái)泵，已累計(jì)的循環(huán)的次數(shù)減一，以保證循環(huán)的次數(shù)等于開(kāi)泵的臺(tái)數(shù)。所以我們采用開(kāi)泵臺(tái)數(shù)與管路條數(shù)相對(duì)應(yīng)的方案，開(kāi)幾臺(tái)泵對(duì)應(yīng)著開(kāi)幾條管路。當(dāng)循環(huán)到第四位為0000時(shí)，不開(kāi)啟任何管路，已累計(jì)的循環(huán)的次數(shù)減一，以保證循環(huán)的次數(shù)等于說(shuō)開(kāi)管路數(shù)。 上位機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的PLC控制系統(tǒng)來(lái)講，除了硬件和控制軟件外，還應(yīng)有便于用戶(hù)操作的友好的人機(jī)界面。2. 學(xué)習(xí)的難易程度在人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該讓用戶(hù)要花更少的時(shí)間，熟悉的速度快，不需要許多的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，要盡可能有形象提示等等。 界面顯示使用wincc flexible組態(tài)軟件，可以很好地實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。如圖53所示，我們分別用綠、黃、紅圓點(diǎn)代表設(shè)備的運(yùn)行、停止和故障。 圖53運(yùn)行狀態(tài)界面如圖54所示，本界面顯示每個(gè)泵及每趟管路的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和累計(jì)故障時(shí)間，程序?qū)⑦@些信息保存在數(shù)據(jù)文件中。我們可以在此修改參數(shù)的設(shè)定范圍，并可將修改值傳輸?shù)絇LC。CP340內(nèi)部固化有ASCII和3964(R)兩種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以與多種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。圖56 經(jīng)濟(jì)型串行通信處理器模塊CP340連接如圖56所示，一方面，CP340的RS232C接口與就地計(jì)算機(jī)相連；另一方面，CP340通過(guò)背部總線與PLC的CPU相連。CP340還負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)，并把接收到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入接收緩沖區(qū)。FB3完成一次發(fā)送需要多個(gè)掃描周期，故每一掃描周期都要調(diào)用FB3，使其在每一循環(huán)周期得到掃描，以避免一個(gè)信息幀的發(fā)送過(guò)程中斷。發(fā)送持續(xù)時(shí)間由數(shù)據(jù)量和通信線路質(zhì)量決定。其功能為：1）將CP340接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀回存入數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)B2需要大小為40B的背景數(shù)據(jù)塊；2）返回CP340的接