基于觸摸屏和P L C的自動供水控制實驗
羅益民，黃華飛，王紅梅，袁良
(張家界航空工業職業技術學院電氣工程系，湖南張家界427000)

【摘要】介紹了基于觸摸屏和PLC的自動控制裝置的優點，以自動供水控制演示實驗為例，對基于觸摸屏的PLC人機界面與PLC控制器的設計方法作了詳細說明。

【關鍵詞】觸模屏；PLC；控制實驗

【中圖分類號】TP391【文獻標識碼】A 【文章編號】1003—2673(2011)01—37—02

1 引言

    PLC(Programmable Logieal Controller)通常稱為可編程邏輯控制器，是一種以微處理器為基礎，綜合了現代計算機技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置。由于它擁有體積小、功能強、程序設計簡單、維護方便等優點，能適應惡劣工業環境以及高可靠性，其應用越來越廣泛，已經被稱為現代工業的三大支柱(即PLC、機器人和CAD／CAM)之一。

    觸摸屏作為一種新型的人機界面，是在操作人員和機器設備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理或監控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機械設備的飛速發展，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。但是使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤。即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC控制器所需的I／O點數，降低生產的成本同時由于面板控制的小型化及高性能。相對的提高了整套設備的附加價值。

    本文介紹了基于觸摸屏和PLC的自動控制裝置在自動供水過程控制演示實驗中的應用，通過演示實驗，說明觸摸屏人機界面、PLC控制器的設計方法。加強學生對控制過程的學習，直觀感受工程控制的效果。從而更好的理解和學習到觸摸屏及PLC應開發用技術。

    如果排水到水位低于a測試點時，水箱顯示缺水，停止排水。過程中。隨時按下停止排水，都將停止排水。當水箱有水時，按下加熱按鈕，加熱指示燈亮，加熱繼電器吸合，開始加熱，水溫指針逐步上升，直到水溫達到90"C，停止加熱，過程中可隨時按下停止加熱按鈕停止加熱。

2 實驗控制要求

    根據供水控制的一般要求。本裝置設定控制要求和過程如下：

    按下觸摸屏上進水按鈕，進水指示燈亮，進水電磁閥打開，水泵啟動，水箱開始進水。過程中，隨著水位上漲。IO．1、10．2、IO．3相繼接通．觸摸屏上水位狀態逐步變化。IO．3接通后，顯示水滿，停止進水。過程中，隨時按下停止進水按鈕，都將停止進水。

    按下排水按鈕，排水指示燈亮，排水電磁閥打開，水泵啟動，水箱開始排水。過程中，隨著水位下降，IO-3斷開。顯示水充圉1觸蓖異的接線與安裝圖足，當下降到10．2斷開時，顯示水不足，這時會自動啟動進水， 而排水并不斷開。由于進水比排水快，水位會上漲，直到水滿。如果排水到水位低于a測試點時，水箱顯示缺水，停止排水。過程中。隨時按下停止排水，都將停止排水。

    當水箱有水時，按下加熱按鈕，加熱指示燈亮，加熱繼電器吸合，開始加熱，水溫指針逐步上升，直到水溫達到90"C，停止加熱，過程中可隨時按下停止加熱按鈕停止加熱。

3 人機界面設計

    根據現有的設備，本裝置采用MT506S型觸摸屏作為人機界面。MT500系列觸摸屏是專門面向PLC應用的，它不同于一些簡單的儀表式或其它的一些簡單的控制PLC的設備。其功能非常強大，使用非常方便，非常適合現代工業越來越龐大的工作量及功能的需求。日益成為現代工業必不可少的設備之一。其繼承了傳統人機界面的優點，可以完成指示、開關、數據輸入、數據顯示、動態圖表、靜態顯示、報警等功能。

3．1觸摸屏的接線與安裝

    按圖1所示電路將觸摸屏與計算機和PLC控制器連接起來。用安裝光盤將Easy Builder500軟件安裝在計算機上，并將MT506上的PC【RS一2321口一般連接到計算機。由于PC【RS一2321和PLC[RS一4851共用一個COM口，在調試過程中建議使用MT5一PC電纜連接線，該連接線把共用的COM口分成兩個獨立的COM口使用。MT500上的PLC[RS一485]或PLC【Its一2321口可連接到PLC，同時要確保開關全撥到“OFF”位置(這是觸摸屏出廠時的默認設置)。在這里，我們把COM 121的RS一422方式等同為RS一485(4線)方式。

 

圉1觸蓖異的接線與安裝圖
 

3．2人機界面設計  

    根據顯示需要，制作了兩個顯示畫面，分別為歡迎界面和主控界面。在主控界面中，根據供水演示裝置的控制要求。在觸摸屏界面上設置了進水按鈕、排水按鈕、加熱按鈕、進水狀態指示燈、排水狀態指示燈、水位狀態指示、水溫狀態指示等元件。當然，用戶也可以根據自己的想法自行設計。如圖2所示。

 

圖2主控界面
 

    其中，BG一1為水位狀態動畫指示圖形。其屬性內容：設備類型vwl004，最大值可根據水位上限設置，最小值0。

    BG一0為溫度狀態指示圖形，其屬性內容：設備類型vwl000，最大值100，最小值0。
    BL一2為進水狀態指示，其屬性內容：設備類型QO．0，有效時為紅色閃爍狀態。

    BL一3為排水狀態指示，其屬性內容：設備類型QO．1，有效時為紅色閃爍狀態。

    WL一0為水位狀態文字顯示，其屬性內容：設備類型Vwl006，4狀態顯示元件，分別顯示缺水、水不足、有水、水滿。

    TS一1為進水按鈕，其屬性內容：切換開關，設備類型M0．0，輸出M0．0。

    TS一0為排水按鈕。其屬性內容：切換開關，設備類型M0．2；輸出M0．2。'IS一2為加熱按鈕，其屬性內容：切換開關，設備類型M0．1，輸出M0．1。

    FK一0為返回上一界面功能按鈕。，

    其余為文本顯示。

    而在歡迎界面中，將該界面設為開始工作界面。畫面中設置了歡迎詞進行顯示．并設置了一個功能按鈕進行切換到主控界面。其中，FK一0為功能開關，用以切換到主控界面。其他為文本顯示。

4  PLC控制器設計

    根據實驗室現有設備，本裝置采用西門子s7—200系列，CPU224型PLC主機進行控制。該主機具有14個輸入點。10個輸出點。

    由于控制部分采用了觸摸屏作為輸入元件，所以沒有較多的輸入點。實驗中選用用Ka、Kb、Ke作為PLC的輸入檢測信號，輸出端元件有進水控制電磁閥、排水控制電磁閥、水泵、加熱管等元件。按表1分配110，并按按照圖3進行接線。

 

表1 PLCI／O分配表表
 

圖3 PLC接線圈
 

5 參數設置與程序調試

    控制系統硬件安裝調試好后，就可根據需要進行參數設置了。點擊“編輯”一“系統參數”．在對話窗口中選擇好PLC類型、觸摸屏型號、通訊參數等，確定后點擊保存，再點擊“工具”一“編譯”即可。

    在PC機上編寫PLC程序，并進行下載、調試。點擊“工具”一“下載”，將程序下載到觸摸屏后，重啟觸摸屏．就可以看到歡迎界面，觸摸任一位置。切換到主控畫面。這時會顯示“PLC無通訊”，將PLC控制程序下載到PLC中，再連接好觸摸屏與PLC的通訊電纜，就可以進行工程控制了。

6 結語

    本文介紹的基于觸摸屏和PLC控制的裝置還有許多功能可以逐步進行開發，如水位的連續控制、水溫的連續控制、液體混合、網絡控制、報警功能等，都可以在今后的教學中逐步開發，讓學生更輕松的學到更多的知識。

參考文獻

【l】吳仲偉，楊海東．基于PLC的機床電氣控制綜合實驗平臺的設計田．機械工程師，2006，(4)：83-84．
【2】黃愛華，黎勉，葉建輝等．測控綜合實驗裝王設計田．機電工程技術。2007，36(8)：49-51．
【3】李學來，朱徹．結合科研項目開發綜合實驗裝101．實驗室研究與探索，2008，(5)：77—78．