pro-face 觸摸屏與PLC通訊在凈水系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)例

前言

　　我們?cè)谠搶?shí)例中用到的觸摸屏為GP37W2-BG41-24V （ 5.7 英寸，單色藍(lán)白LCD ） ；PLC采用臺(tái)灣 Fatek 公司 FB 系列 PLC 的一款，其型號(hào)為 FBe-28MC （ 28點(diǎn)，16 點(diǎn)IN / 12 點(diǎn)OUT ） 。

　　1、工藝流程

　　凈水系統(tǒng)，由于其組成設(shè)備多，水的各種指標(biāo)嚴(yán)格，如純度、PH值、電導(dǎo)率等。HMI與PLC通訊引用在凈水系統(tǒng)，很好的滿足了工藝要求，改變了傳統(tǒng)復(fù)雜的按鈕控制方式。如下圖示，凈水系統(tǒng)的流程框圖如下。

　　該凈水系統(tǒng)用到了許多水泵和閥門控制，當(dāng)然還有許多傳感器和檢測(cè)器。這些檢測(cè)設(shè)備獲得的信號(hào)，通過電纜傳送到PLC，PLC再對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。PLC通過通訊電纜，將信息傳送給HMI GP ，這樣在HMI（人機(jī)界面）上得到顯示，方便操作技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)的操作。

　　由于各個(gè)水箱的供水設(shè)備都是水泵，那么我們需要注意，水泵這種特殊的設(shè)備，不適宜頻繁啟動(dòng)，否則容易損壞，降低使用壽命，甚至直接損壞。所以，我們需要對(duì)這種頻繁啟動(dòng)采取避免措施。鑒于傳感器只能對(duì)限位做出立即動(dòng)作，即達(dá)到限位就有信號(hào)，保持通的狀態(tài)；低于限位就沒有信號(hào)，保持?jǐn)嗟臓顟B(tài)，電氣設(shè)備較難改變。我們采用了對(duì)PLC編程的方式，來消除水泵的頻繁啟動(dòng)問題，這是很容易解決的。我們給每一的啟動(dòng)-停止-再啟動(dòng)，設(shè)定一個(gè)時(shí)間段，保持這樣的時(shí)間段，可以避免水泵的頻繁啟動(dòng)。時(shí)間段的長(zhǎng)短，可以根據(jù)工廠具體的需求來設(shè)定，這個(gè)在軟件上是很容易實(shí)現(xiàn)的。

一、凈水工藝控制要求

　　根據(jù)附圖Ⅰ，我們可以大概的了解凈水系統(tǒng)整個(gè)的系統(tǒng)控制要求和流程。對(duì)于一個(gè)工程，其詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)工藝控制要求非常重要，它是PLC程序編寫的準(zhǔn)則和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　凈水工藝控制要求：

　?、拧⒃渫ㄟ^外接設(shè)備供水，當(dāng)原水箱液位檢測(cè)為低的時(shí)候，原水泵停止運(yùn)行；當(dāng)原水箱液位檢測(cè)為中的時(shí)候，原水泵運(yùn)行；原水箱液位檢測(cè)為高的時(shí)候，外接設(shè)備停止供水。
　　⑵、原水泵與加絮凝劑供給泵聯(lián)動(dòng)。
　?、?、原水泵在開始運(yùn)行的同時(shí)，濃水閥打開，開始排放濃水，2分鐘后，一級(jí)高壓泵自動(dòng)啟動(dòng)，濃水閥自動(dòng)關(guān)閉，停止排放。
　?、?、PSL1壓力差開關(guān)低壓時(shí)，5秒鐘后，一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行。PSL2壓力差開關(guān)高壓時(shí)，一級(jí)高壓泵立刻停止運(yùn)行。
　?、?、當(dāng)原水泵停止運(yùn)行的時(shí)候，一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行。
　?、?、中間水箱液位檢測(cè)為高時(shí)，一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行；中間水箱液位檢測(cè)為中時(shí)，一級(jí)高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行。
　?、?、加阻垢劑計(jì)量泵與一級(jí)高壓泵聯(lián)動(dòng)。
　?、?、加NaOH計(jì)量泵與二級(jí)高壓泵聯(lián)動(dòng)。
　?、?、中間水箱液位檢測(cè)為中時(shí)，二級(jí)高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行；中間水箱液位檢測(cè)為低時(shí)，二級(jí)高壓泵停止運(yùn)行。
　?、?、純水箱液位檢測(cè)為高時(shí)，二級(jí)高壓泵停止運(yùn)行；純水箱液位檢測(cè)為中時(shí)，二級(jí)高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行。
　?、?、純水箱液位檢測(cè)為低時(shí)，純水泵停止運(yùn)行；純水箱液位檢測(cè)為中時(shí)，純水泵啟動(dòng)運(yùn)行。
　?、小⒓兯碾妼?dǎo)率檢測(cè)高時(shí)，純水電磁閥門關(guān)閉，純水回流電磁閥門開啟；純水電導(dǎo)率檢測(cè)為低時(shí)，純水電磁閥門開啟，純水回流電磁閥門關(guān)閉。
　?、?、純水泵與殺菌器聯(lián)動(dòng)。
　?、?、清洗泵為手動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。
　?、?、系統(tǒng)有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作運(yùn)行狀態(tài)。
　?、?、停機(jī)控制為手動(dòng)控制，當(dāng)按下停機(jī)按鈕，系統(tǒng)在5秒后自動(dòng)停止。

　　根據(jù)凈水系統(tǒng)工藝控制要求，我們編寫PLC程序，進(jìn)行試驗(yàn)室測(cè)試，然后安裝到凈水設(shè)備上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。（PLC原程序參附程序Ⅰ）

二、PLC FBe-28MC I / O 點(diǎn)設(shè)置及中間存儲(chǔ)器、定時(shí)器設(shè)置

　　根據(jù)凈水系統(tǒng)工藝控制要求，針對(duì)PLC FBe-28MC 的主機(jī)電氣規(guī)格，我們對(duì)PLC的I / O點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，并且將用到的中間存儲(chǔ)器和定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置。

　　在下表中，給出了PLC的I / O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制電氣信號(hào)或設(shè)備；并對(duì)中間存儲(chǔ)器、定時(shí)器進(jìn)行選擇設(shè)置。

　　PLC FBe-28MC I / O（表 三）

　　注：16 點(diǎn)的輸入，X 7, X 14, X 15沒有接輸入信號(hào)；Y 12沒有接輸出信號(hào)。

　　主要PLC FBe-28MC M、T（表 四）

三、GP37W2畫面程序編寫

　　Digital公司GP系列可編程序觸摸屏的畫面設(shè)計(jì)及編成軟件，在購(gòu)買產(chǎn)品的時(shí)候可以獲得。該軟件為GP-PRO/PB3 for Windows （支持Windows 98 / Me / 2000 / XP 系統(tǒng)），目前最新的版本為 Version 7.01。（本文附件中包括了凈水系統(tǒng)的PLC程序）在選擇系統(tǒng)組成后，我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程，這里講到的是對(duì)可編程序觸摸屏的編程。既然是用觸摸屏的觸摸方式來控制該凈水系統(tǒng)，我們需要做出畫面，并設(shè)置按鈕來，在手動(dòng)控制環(huán)境下，按鈕對(duì)應(yīng)控制PLC中的中間存儲(chǔ)器，從而達(dá)到控制PLC的目的。同樣，在自動(dòng)運(yùn)行環(huán)境下為了把系統(tǒng)的各個(gè)電氣設(shè)備的工作狀態(tài)顯示出來，以便現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)人員采取對(duì)應(yīng)的措施繼續(xù)控制，我們需要做出報(bào)警畫面，通過它來顯示系統(tǒng)各個(gè)電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，許多個(gè)指示燈，它們是功過監(jiān)視PLC對(duì)應(yīng)信號(hào)來顯示的。

　　HMI 畫面的制作和GP程序的編寫，我們都可以用GP-PRO / PB3 for Windows軟件來完成，其具體的操作和相應(yīng)的規(guī)則，可以參考書籍Pro-face 操作應(yīng)用基礎(chǔ)、Pro-face 高級(jí)應(yīng)用手冊(cè)和the Manual of GP-PRO / PB3 for Windows ，仔細(xì)學(xué)習(xí)一下，你就可以很輕松的完成HMI畫面的制作和GP程序的編寫。

　　根據(jù)項(xiàng)目規(guī)則及凈水系統(tǒng)工藝控制要求，并考慮調(diào)研得到的現(xiàn)場(chǎng)操作控制的需要，我們?cè)趯?duì)多套方案做出分析后，選擇了本套方案，它滿足控制的簡(jiǎn)單化，并易于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員的控制。畫面由五幅畫面組成：主畫面、控制選擇畫面、手動(dòng)輸入控制畫面、自動(dòng)控制狀態(tài)顯示畫面和控制流程圖畫面。它們彼此間可以切換，并可以返回上一級(jí)畫面，操作簡(jiǎn)單，且可以滿足工廠現(xiàn)場(chǎng)控制需要。

　　如下圖示，我們舉出兩幅畫面例子，一幅為主畫面，另一幅為手動(dòng)輸入控制畫面。

　　在這里簡(jiǎn)要介紹一下畫面的工作，當(dāng)按下主畫面時(shí)，我們進(jìn)入控制選擇畫面，根據(jù)按鈕提示下，按下手動(dòng)輸入按鈕，則進(jìn)入手動(dòng)輸入控制畫面。根據(jù)工藝過程需要，我們可以選擇不同的按鈕按下，則相應(yīng)的設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，按鈕也會(huì)呈反色狀態(tài)；若要其停止，則在相應(yīng)按鈕再按一次，則其相應(yīng)設(shè)備停止運(yùn)行，按鈕也會(huì)恢復(fù)原色。

　　這種按按鈕來控制電氣設(shè)備，是通過控制PLC的中間存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)的，而其顏色的顯示則是通過監(jiān)視PLC相應(yīng)輸出信號(hào)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的。如圖示，在按下二級(jí)高壓泵按鈕時(shí)，彈出一個(gè)窗口Bit Switch Setting ，可以看到Operation Bit Address ，顯示的是M 105中間存儲(chǔ)器地址，它即是表四中列出的M 105，二級(jí)高壓泵手動(dòng)輸入控制按鈕。Bit Invert 是指控制位可以通過觸摸的方式來實(shí)現(xiàn)置位和復(fù)位雙重控制。

　　我們編寫好的GP畫面和程序最后需要的就是通過專用電纜GPW-CB02，通過PC上的串口和GP上的TOOL口，用RS232C通訊方式下載到GP上，這樣GP的程序就算完成了。當(dāng)然，我們可以通過使用仿真的方式，來查看畫面的切換及程序的運(yùn)行是否正確，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試減少工作量。

四、PLC FBe-28MC 程序的編寫

　　FATEK FB系列PLC 之一FBe-28MC PLC 程序的編寫可以用對(duì)應(yīng)的FP-07程序書寫器來編寫。但我們選用了用PC （ Personal Computer ）來進(jìn)行編寫。FATEK FB系列PLC的專用編程軟件為 WinProladder Version 1.06（English） （支持 Windows 98 Me 2000 XP操作系統(tǒng)），該軟件在購(gòu)買FB系列PLC時(shí)，可以從公司獲得。（本文附件中包括了凈水系統(tǒng)的PLC程序）。

　　該軟件操作簡(jiǎn)單，采用梯形圖（LED）編程方式。學(xué)習(xí)過電氣工廠控制，具備一定的編程經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員都能很快掌握。同時(shí)，我們也可以參考《永宏可編程序控制器FB系列-使用手冊(cè)Ⅰ硬件篇基礎(chǔ)功能篇》，《永宏可編程式控制器FB系列-使用手冊(cè)Ⅱ高級(jí)功能篇》該軟件編程方便，傳輸下載程序都是很簡(jiǎn)單的。值得注意的事項(xiàng)是，我們?cè)趯?duì)編寫好的梯形圖程序，下載到PLC上的時(shí)候，我們需要對(duì)通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如下表所示：

　　在這里我們舉個(gè)例子來進(jìn)行說明,利用高速計(jì)數(shù)器作等長(zhǎng)度截?cái)嗫刂啤?/P>

　　工程結(jié)構(gòu)：


　　從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很容易看出，X 2 是一個(gè)檢測(cè)輸入信號(hào)，它是相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)行常閉開關(guān)，即當(dāng)可以檢測(cè)到來料的時(shí)候，X 2輸入信號(hào)存在，整個(gè)系統(tǒng)才可以開始工作；當(dāng)無法檢測(cè)到來料的時(shí)候，X 2 輸入信號(hào)不存在，整個(gè)系統(tǒng)停止工作。X 4 是一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)，開啟系統(tǒng)作用，一旦X 4輸入信號(hào)存在，則系統(tǒng)開始自動(dòng)運(yùn)行。

　　主程序：

　　我們根據(jù)該系統(tǒng)工藝控制要求，為該凈水系統(tǒng)編寫程序。前面已經(jīng)給出了該系統(tǒng) I / O點(diǎn)的設(shè)置，并且給出了中間存儲(chǔ)器、計(jì)時(shí)器的設(shè)置選擇。在附表Ⅳ中，我們給出了該系統(tǒng)的整個(gè)梯形圖程序，供參考。

　　PLC程序編寫好以后，我們就可以通過下載電纜，將PC上的程序下載到PLC上。到這一步，我們就完成了系統(tǒng)的軟件部分?，F(xiàn)在，我們可以通過GP-PLC通訊電纜，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制試驗(yàn)，最后則安裝到機(jī)械設(shè)備上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

　　系統(tǒng)安裝好以后，在后期的維護(hù)中，我們?nèi)绻枰獙?duì)GP程序或PLC程序進(jìn)行更改，我們只需使用相應(yīng)的下載電纜對(duì)GP或PLC上的程序進(jìn)行下載到PC上，然后做出更改，仿真后，再重新下載到GP或PLC上，進(jìn)行調(diào)試，試運(yùn)行，直到符合要求即可。我們可以認(rèn)識(shí)到該系統(tǒng)的后期維護(hù)非常的方便，使用效果很好。

結(jié)論

該應(yīng)用實(shí)例已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中投入實(shí)施，效益良好，可以預(yù)見將有很大的發(fā)展空間。