【正文】 來，也是頗有感觸的。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn) 設(shè)計(jì)重點(diǎn) 本設(shè)計(jì)的初衷是用可編程控制器 PLC 和 F940GOT 圖形操作終端組成液體混合控制系統(tǒng)。 將 F940GOT 的 24V+端接 PLC 的 24+端，負(fù)極端接 PLC 的公共接地端，由 PLC 提供 24V 直流電源。在液面下降過程中，隨著液面?zhèn)鞲衅餍盘?hào)的消失，指示燈信號(hào)依次熄滅；當(dāng)液面下降至 L3 時(shí)，再經(jīng) 8s 延時(shí)，關(guān)閉閥 F4，并進(jìn)入下一工作過程。如果物料混合需要加熱，按動(dòng)按鈕 SB2，啟用加熱器 H 開始加熱。完成一生產(chǎn)過程，回到初始狀態(tài)重新下一自動(dòng)過程。 L L L3 分別表示液面?zhèn)鞲衅鳌? 停止后切換手動(dòng)畫面或者繼續(xù)自動(dòng)操作。所以筆者最終選用了第三種方案。本方案是在觸摸屏上顯示系統(tǒng)操作過程 ，在 PLC 上進(jìn) 行自動(dòng)手動(dòng)切換、物料輸入、攪拌、加熱等操作。 6）觸摸鍵 用于顯示一觸摸鍵。 位元件 輸入一位元件 .該位元件可以被置位或復(fù)位 . 操作邏輯 指定指示器改變指示器顏色的 ON/OFF 邏輯 .注意 ,指示器的顏色將在指定位元件置位或復(fù)位時(shí)改變 顏色 1 指定顏色 1 和顏色 2。主菜單有文件、編輯、顯示和項(xiàng)目、部件、傳送、其他、窗口和幫助等項(xiàng)。 (2) 在幫助中有 CPU錯(cuò)誤，特殊繼電器 /特殊寄存器的說明，所以對(duì)于在線中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器 /特殊寄存器的內(nèi)容的情況下提供非常大的便利。操作簡單，能直接設(shè)定 CCLINK 及其它三菱網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，更全面地進(jìn)行監(jiān)控及編程。 ②可保存最多 1000 個(gè)報(bào)警（位元件 ON）記錄。 10 （ 2）數(shù)據(jù)采樣功能 在特定周期或當(dāng)觸動(dòng)條件成立時(shí)收集指定的數(shù)據(jù)寄存器的現(xiàn)在值。 ②通過可編程控制器的位元件的 ON/OFF 可顛倒顯示畫面的指定區(qū)域。各功能的用戶制作的畫面與 GOT 原有的畫面如下： 1）用戶制作畫面 （ 1）畫面顯示功能 可顯示用戶制作的畫面。當(dāng)個(gè)人電腦的 RS232 連接器為 9 針時(shí) ，用 FX232CAB1； 14 針時(shí)用 FX232CAB2 型數(shù)據(jù)傳送電纜連接。保存 PLC 的運(yùn)算結(jié)果 ； 8） 時(shí)鐘功能 。比如你想設(shè)計(jì)一個(gè)污水處理廠控制系統(tǒng)，可以采用 A985GOT，它的顯示器屏幕尺寸較大 ，解析度高，顯示的顏色也多（ 256 種），也可以用 A975GOT。 7）外部機(jī)器通訊簡單化 （ 1）通過安裝機(jī)能擴(kuò)充板，可將與外部設(shè)備通訊端口置 1 個(gè)通道。 3）備有可自由選擇，豐富的品種 可選用 16/32/48/64/80/128/點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 7）常數(shù) K、 M 可編程控制器使用的各種數(shù)值中， K 為十進(jìn)制整數(shù)值， H 為十六進(jìn)制數(shù)值。 4）定時(shí)器 T 定時(shí)器是將可編程控制器內(nèi)的 1ms， 10ms， 100ms 等時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)它達(dá)到規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，輸出接點(diǎn)就工作。 2）輔助繼電器 M 7 輔助繼電器與輸入輸出繼電器不同，它是一種程序用繼電器，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，因此不能讀取外部輸入 ，不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，所以在輸出端子上就找不到它們，但可以通過它們的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，再通過輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 的軟元件概述 PLC 控制系統(tǒng)的由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。當(dāng)機(jī)器處于 STOP 狀態(tài)時(shí)，可進(jìn)行用戶程序的錄入、編輯和修改。 PLC 的硬件認(rèn)識(shí)、軟元件概述及功能特征 PLC 的硬件認(rèn)識(shí) FX2N 系列為小型 PLC，采用單元式結(jié)構(gòu)形式。 第二章 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成 在本設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場控制器由 PLC 構(gòu)成。技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進(jìn)了基于 PLC 為核心的控制系統(tǒng)在控制 功能、控制水平等方面的提高。觸摸屏信息輸入方式必將成為工業(yè)控制信息輸入的主要手段。而現(xiàn)在應(yīng)用程序可以方便地利用觸摸屏進(jìn)行交互，并且觸摸屏同其它輸入設(shè)備相比，耐用性與可 靠性明顯增強(qiáng)。他們只需利用手指或光筆等觸摸屏上需要的內(nèi)容即可控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，操作非常簡單，提高了用戶的興趣，并且因?yàn)楦惺艿搅擞?jì)算機(jī)對(duì)信息處理的強(qiáng)大功能，從而激發(fā)起用戶學(xué)習(xí)、掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的積極性。小型 PLC FX2C 掛在 RS－ 485 網(wǎng)上，可以通過一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)采集它們的數(shù)據(jù)或向它們發(fā)送數(shù)據(jù)。所以說，需要應(yīng)用 PLC 的場合還很多，在我國就更是如此了。不論是 PLC 還是與它有關(guān)的外部設(shè)備，都設(shè)計(jì)成容易集成在一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)，并且容易應(yīng)用所有計(jì)劃中的功能。但 PLC 本身不具備人機(jī)界面的功能，當(dāng)需要對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)， PLC 就往往被工控機(jī)所取代。 1 摘要 本文在概述了可編程控制器和觸摸屏的特點(diǎn)及目前各自的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了兩者結(jié)合應(yīng)用的發(fā)展前景，并結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)了一個(gè)由 PLC 與圖形操作終端 F940GOT 組成的液體混合控制系統(tǒng)。而與觸摸屏等計(jì)算機(jī)人機(jī)界面的結(jié) 合，正好克服了 PLC 只能使用匯編語言，人機(jī)交流困難的缺點(diǎn)，成為了一種非常實(shí)用而有效的控制模式，特別是對(duì)于中小型的控制系統(tǒng)。 由于它具有程序設(shè)計(jì)簡單、可靠性高、運(yùn)用性強(qiáng)、組合靈活、維修方便及適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，而深受用戶歡迎并得到迅速發(fā)展，已經(jīng)由取代繼電器以離散控制為主的領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到連續(xù)控制的范圍，從而進(jìn)入了批量控制和過程控制兩種工業(yè)領(lǐng)域。 從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，我國大中型企業(yè)還要大力發(fā)展 CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)），在機(jī)械制造廠壓形成 FMS 柔性制作系統(tǒng)， PLC 是基礎(chǔ)，所以 PLC 市場是廣闊的。 可編程控制器（ Programmable Logic Controller，縮寫 PLC）控制功能強(qiáng)，可靠性高，在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而對(duì)生產(chǎn)過程和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，作為 PLC 控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，也越來越受到人們的重視。觸摸屏技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及及利用可以發(fā)揮非常重要的作用。因此從這種意義上講，觸摸屏具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 人機(jī)界面在 PLC 工控系統(tǒng)中的應(yīng)用 如今， HMI（人機(jī)界面）的核心價(jià)值正在不斷地迅速改變。同時(shí)對(duì)其控制方式、運(yùn)行水平的要求也越來越高，因此交互式操作界面、報(bào)警記錄和打印等要求也成為整個(gè)控制系統(tǒng)中重要的內(nèi)容。 PLC 選用三菱公司 FX2N系列。 FX2N – 32MR PLC 面板由三部分組成，即外部端子（輸入 /輸出接線端子）部分、指示部分和接口部分，各部分分別有各自的組成及功能。 FX2N 系列 PLC 機(jī)器上有兩組電源端子，分別完成 PLC 電源的輸入和輸入回路所用直流電源的供出。 PLC 內(nèi)部有許多被成為繼電器（輸入繼電器、輔助繼電器、輸出繼電器）、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等的軟元件（這些軟元件在本設(shè)計(jì)中都有所應(yīng)用）。 輔助繼電器分以下三種類型。定時(shí)器利用時(shí)鐘脈沖可測量范圍為 ～ 秒。這些可用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè) 定值和當(dāng)前值，以及應(yīng)用指令的操作數(shù)來使用。 可 根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。 （ 2）一臺(tái) FX2N 主機(jī)可安裝一個(gè)機(jī)能擴(kuò)充板。下面就介紹一下 F940GOT 的特征和功能。 可以指定某時(shí)段中使指定的設(shè)備為 ON； 9） 打印機(jī)輸出 。 F940GOT的功能概述 F940GOT 采用液晶觸摸顯示屏，為控制系統(tǒng)提供了操作方便的人機(jī)界面。有一下幾種功能。 （ 4）數(shù)據(jù)變更功能 可變更正在監(jiān)示的數(shù)值或條行圖的數(shù)據(jù)。 ①用清單形式或圖表形式顯示采樣數(shù)據(jù)。 ③可記憶各軟元件的報(bào)警次數(shù) （ 4）其他功能： ①內(nèi)存實(shí)際計(jì)時(shí)器，可設(shè)定、顯示時(shí)間。 下面說明一下 GX Developer的特征。 (3) 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤況時(shí)，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的 時(shí)間 11 能夠大幅度縮短。 部件為畫面設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具，是可視化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。該部件可以把指示器區(qū)域中的顏色從顏色 1 變?yōu)轭? 顏色 2 色 2。并為觸摸鍵設(shè)定大小，位置及形狀。 2）根據(jù)已有的可編程控制器實(shí)驗(yàn)箱上提供的液體混合控制系統(tǒng)的 I/O 原理圖，設(shè)計(jì)好算法。 設(shè)計(jì)過程 本系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程如圖 4： 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)三種物料加熱混合控制的程序，并在 PLC 和 F940GOT 上運(yùn)行調(diào)試成功。 F940GOT上的畫面設(shè)計(jì) 上位機(jī)監(jiān)控軟件的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)畫面監(jiān)控和數(shù)據(jù)通訊。 系 統(tǒng)初始狀態(tài)（如圖 5）為 0 畫面，各閥均為黃色，指示燈為綠色，容器均為空的。在此自動(dòng)控制過程中按下手動(dòng)鍵 M112 是無效的，只有按下停止鍵后，完成當(dāng)前過程，然后進(jìn)行手動(dòng)操作。當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，溫度傳感器 T 動(dòng)作（ D4 指示），加熱器 H 停止加熱。 若要中止上述生產(chǎn)過程，接通停止開關(guān) SA2 或按下停止觸摸建，等待當(dāng)前生產(chǎn)過程的完成；當(dāng) T4 延時(shí)到位（料全部放出），閥 F4 關(guān)閉后，才停止在初始狀態(tài)。 按 F940GOT 操作手冊(cè)將觸摸屏切換到下載狀態(tài)，選擇工具欄上的“傳送”，再選擇“ DU”，打開一個(gè)對(duì)話框，對(duì)其通訊口進(jìn)行設(shè)置，端口為 COM2，速度為 9600Kbps，然后執(zhí)行發(fā)送即將畫面文件下載至觸摸屏的內(nèi)存中。本系統(tǒng)選用的編程軟件 Gx 和畫圖軟件 FXPCSDU/WINC 都是三菱公司根據(jù)三菱產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的，應(yīng)用非常普遍且實(shí)用。 雖然設(shè)計(jì)本系統(tǒng)用的 F940GOT 在工業(yè)控制上或許已經(jīng)應(yīng)用廣泛，但是筆者接觸到的時(shí)候，它是學(xué)校剛新進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因此首要的任務(wù)就是學(xué)會(huì)使用制圖軟件。 雖然基本完成了該液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前觸摸屏在美觀實(shí)用、操作簡單 上優(yōu)勢已十分明顯，反應(yīng)速度上也能滿足要求，雖然目前觸摸屏本身的價(jià)格還比較高，但使用觸摸屏可以大大簡化控制設(shè)備、減少建設(shè)用地和建造投資、加快建設(shè)速度。但是考慮到其價(jià)格問題及作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備來講，筆者認(rèn)為F940GOT 已經(jīng)夠用了。如果說設(shè)計(jì)該系統(tǒng)是為了說明圖形操作終端與 PLC 應(yīng)用的商業(yè)價(jià)值和市場前景，那么筆者倒想使它有些實(shí)際價(jià)值。 筆者設(shè)計(jì)的這個(gè)液體混合控制系統(tǒng)，操作簡便，人機(jī)界面漂亮美觀。 設(shè)計(jì)的意義及今后的研究方向 那么設(shè)計(jì)這個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的目的與意義何在呢？雖然液體混合控制系統(tǒng)在諸如污水處理控制系統(tǒng)中作為其中一環(huán)節(jié)有所應(yīng)用，但目前大部分都還只是局限于用 PLC 控制，操作比較復(fù)雜。要在這么短的時(shí)間學(xué)會(huì)使用一個(gè)新軟件不是一件難事，但是如果要很好地掌握畫圖技巧，并能熟練地設(shè)置各部件及設(shè)置字元件或軟元件，就不是那么容易的事情了。為了能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，筆者花了很長時(shí)間查看資料，充分了解 F940GOT 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成，熟悉它的特征和功能，初步了解它跟個(gè)人電腦及 PLC 之間的通信。 本設(shè)計(jì)重點(diǎn)還在于要實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上進(jìn)行實(shí)際操作，處理好 PLC 的 I/O 點(diǎn)分配。 圖 9 圖 10 18 在下載梯形圖之前，先用軟件進(jìn)行程序檢查，檢查無誤開始梯形圖邏輯測試。在自動(dòng)過程中按手動(dòng)是無效的。 在設(shè)計(jì)梯形圖之前 ， 打開軟件 Gx ， 打開 “ 改變 PLC 類 型 ” 對(duì)話框 ， 設(shè)置PLC 系列為 FXCPU,PLC 類型為 FX2N(N)。 按下手動(dòng)鍵 M115 后，畫面切換到手動(dòng)操作如圖 6： 圖 5 15 在手動(dòng)操作畫面上有 7 個(gè)觸摸鍵，分別完成進(jìn)物料 A、進(jìn)物料 B、進(jìn)物料 C、加熱、攪拌、放料等操作。用棒圖 D11 表示進(jìn)物料 C，當(dāng)物料加滿即到上限 L1 時(shí)，關(guān)閉閥 F3（黃色），加熱器 H（紅色）開始加熱，同時(shí)切換到畫面 3。 FXPCSDU/WINC在 Windows 環(huán)境下運(yùn)行，具有豐富的作圖工具、圖形庫和極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，還具有組態(tài)功 能，利用該軟件可