pro-face 觸摸屏與PLC通訊在凈水系統(tǒng)中應用實例

前言

　　我們在該實例中用到的觸摸屏為GP37W2-BG41-24V （ 5.7 英寸，單色藍白LCD ） ；PLC采用臺灣 Fatek 公司 FB 系列 PLC 的一款，其型號為 FBe-28MC （ 28點，16 點IN / 12 點OUT ） 。

　　1、工藝流程

　　凈水系統(tǒng)，由于其組成設備多，水的各種指標嚴格，如純度、PH值、電導率等。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，當然還有許多傳感器和檢測器。這些檢測設備獲得的信號，通過電纜傳送到PLC，PLC再對信號進行處理。PLC通過通訊電纜，將信息傳送給HMI GP ，這樣在HMI（人機界面）上得到顯示，方便操作技術人員進行相應的操作。

　　由于各個水箱的供水設備都是水泵，那么我們需要注意，水泵這種特殊的設備，不適宜頻繁啟動，否則容易損壞，降低使用壽命，甚至直接損壞。所以，我們需要對這種頻繁啟動采取避免措施。鑒于傳感器只能對限位做出立即動作，即達到限位就有信號，保持通的狀態(tài)；低于限位就沒有信號，保持斷的狀態(tài)，電氣設備較難改變。我們采用了對PLC編程的方式，來消除水泵的頻繁啟動問題，這是很容易解決的。我們給每一的啟動-停止-再啟動，設定一個時間段，保持這樣的時間段，可以避免水泵的頻繁啟動。時間段的長短，可以根據(jù)工廠具體的需求來設定，這個在軟件上是很容易實現(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)整個的系統(tǒng)控制要求和流程。對于一個工程，其詳細的現(xiàn)場工藝控制要求非常重要，它是PLC程序編寫的準則和現(xiàn)場調(diào)試的校驗標準。

　　凈水工藝控制要求：

　　⑴、原水箱通過外接設備供水，當原水箱液位檢測為低的時候，原水泵停止運行；當原水箱液位檢測為中的時候，原水泵運行；原水箱液位檢測為高的時候，外接設備停止供水。
　　⑵、原水泵與加絮凝劑供給泵聯(lián)動。
　?、?、原水泵在開始運行的同時，濃水閥打開，開始排放濃水，2分鐘后，一級高壓泵自動啟動，濃水閥自動關閉，停止排放。
　?、?、PSL1壓力差開關低壓時，5秒鐘后，一級高壓泵停止運行。PSL2壓力差開關高壓時，一級高壓泵立刻停止運行。
　　⑸、當原水泵停止運行的時候，一級高壓泵停止運行。
　　⑹、中間水箱液位檢測為高時，一級高壓泵停止運行；中間水箱液位檢測為中時，一級高壓泵啟動運行。
　?、恕⒓幼韫竸┯嬃勘门c一級高壓泵聯(lián)動。
　?、獭⒓覰aOH計量泵與二級高壓泵聯(lián)動。
　　⑼、中間水箱液位檢測為中時，二級高壓泵啟動運行；中間水箱液位檢測為低時，二級高壓泵停止運行。
　　⑽、純水箱液位檢測為高時，二級高壓泵停止運行；純水箱液位檢測為中時，二級高壓泵啟動運行。
　?、稀⒓兯湟何粰z測為低時，純水泵停止運行；純水箱液位檢測為中時，純水泵啟動運行。
　　⑿、純水的電導率檢測高時，純水電磁閥門關閉，純水回流電磁閥門開啟；純水電導率檢測為低時，純水電磁閥門開啟，純水回流電磁閥門關閉。
　?、?、純水泵與殺菌器聯(lián)動。
　?、?、清洗泵為手動狀態(tài)運行。
　?、?、系統(tǒng)有手動/自動兩種工作運行狀態(tài)。
　　⒃、停機控制為手動控制，當按下停機按鈕，系統(tǒng)在5秒后自動停止。

　　根據(jù)凈水系統(tǒng)工藝控制要求，我們編寫PLC程序，進行試驗室測試，然后安裝到凈水設備上，進行現(xiàn)場調(diào)試。（PLC原程序參附程序Ⅰ）

二、PLC FBe-28MC I / O 點設置及中間存儲器、定時器設置

　　根據(jù)凈水系統(tǒng)工藝控制要求，針對PLC FBe-28MC 的主機電氣規(guī)格，我們對PLC的I / O點進行設置，并且將用到的中間存儲器和定時器進行設置。

　　在下表中，給出了PLC的I / O點對應的控制電氣信號或設備；并對中間存儲器、定時器進行選擇設置。

　　PLC FBe-28MC I / O（表 三）

　　注：16 點的輸入，X 7, X 14, X 15沒有接輸入信號；Y 12沒有接輸出信號。

　　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計及編成軟件，在購買產(chǎn)品的時候可以獲得。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，我們需要對系統(tǒng)進行編程，這里講到的是對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，并設置按鈕來，在手動控制環(huán)境下，按鈕對應控制PLC中的中間存儲器，從而達到控制PLC的目的。同樣，在自動運行環(huán)境下為了把系統(tǒng)的各個電氣設備的工作狀態(tài)顯示出來，以便現(xiàn)場控制技術人員采取對應的措施繼續(xù)控制，我們需要做出報警畫面，通過它來顯示系統(tǒng)各個電氣設備的工作狀態(tài)，許多個指示燈，它們是功過監(jiān)視PLC對應信號來顯示的。

　　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的規(guī)則，可以參考書籍Pro-face 操作應用基礎、Pro-face 高級應用手冊和the Manual of GP-PRO / PB3 for Windows ，仔細學習一下，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)場操作控制的需要，我們在對多套方案做出分析后，選擇了本套方案，它滿足控制的簡單化，并易于現(xiàn)場技術員的控制。畫面由五幅畫面組成：主畫面、控制選擇畫面、手動輸入控制畫面、自動控制狀態(tài)顯示畫面和控制流程圖畫面。它們彼此間可以切換，并可以返回上一級畫面，操作簡單，且可以滿足工廠現(xiàn)場控制需要。

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

　　在這里簡要介紹一下畫面的工作，當按下主畫面時，我們進入控制選擇畫面，根據(jù)按鈕提示下，按下手動輸入按鈕，則進入手動輸入控制畫面。根據(jù)工藝過程需要，我們可以選擇不同的按鈕按下，則相應的設備自動啟動運行，按鈕也會呈反色狀態(tài)；若要其停止，則在相應按鈕再按一次，則其相應設備停止運行，按鈕也會恢復原色。

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

　　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行是否正確，為現(xiàn)場調(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應的FP-07程序書寫器來編寫。但我們選用了用PC （ Personal Computer ）來進行編寫。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)），該軟件在購買FB系列PLC時，可以從公司獲得。（本文附件中包括了凈水系統(tǒng)的PLC程序）。

　　該軟件操作簡單，采用梯形圖（LED）編程方式。學習過電氣工廠控制，具備一定的編程經(jīng)驗的技術員都能很快掌握。同時，我們也可以參考《永宏可編程序控制器FB系列-使用手冊Ⅰ硬件篇基礎功能篇》，《永宏可編程式控制器FB系列-使用手冊Ⅱ高級功能篇》該軟件編程方便，傳輸下載程序都是很簡單的。值得注意的事項是，我們在對編寫好的梯形圖程序，下載到PLC上的時候，我們需要對通訊參數(shù)進行設置。如下表所示：

　　在這里我們舉個例子來進行說明,利用高速計數(shù)器作等長度截斷控制。

　　工程結(jié)構(gòu)：


　　從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很容易看出，X 2 是一個檢測輸入信號，它是相當于一個運行常閉開關，即當可以檢測到來料的時候，X 2輸入信號存在，整個系統(tǒng)才可以開始工作；當無法檢測到來料的時候，X 2 輸入信號不存在，整個系統(tǒng)停止工作。X 4 是一個啟動開關，開啟系統(tǒng)作用，一旦X 4輸入信號存在，則系統(tǒng)開始自動運行。

　　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點的設置，并且給出了中間存儲器、計時器的設置選擇。在附表Ⅳ中，我們給出了該系統(tǒng)的整個梯形圖程序，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，來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制試驗，最后則安裝到機械設備上，進行現(xiàn)場調(diào)試。

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

結(jié)論

該應用實例已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中投入實施，效益良好，可以預見將有很大的發(fā)展空間。