觸摸屏_歐姆龍PLC和組態(tài)王軟件的組合應用
觸摸屏 歐姆龍PLC和組態(tài)王軟件的組合應用
本系統(tǒng)組合應用了歐姆龍PLC和組態(tài)王軟件，通過觸摸屏給PLC發(fā)送命令來控制六個壓頭的壓裝，PLC通過模擬量輸入端口實時采集壓裝位移與壓力進行實時判斷并將采集的數(shù)據(jù)同時傳送到CF卡中（通過用Delphi編制的軟件對CF卡中的數(shù)據(jù)進行處理，不僅使每個零件的加工過程壓力－位移數(shù)據(jù)有序的顯示，并形成位移－壓力曲線以方便工藝分析）與觸摸屏的存儲器中（將力和位移形成位移－壓力曲線方便操作者進行觀察和進行工藝分析）。文章介紹了系統(tǒng)的設計過程，論述了相應觸摸屏界面的制作方法及PLC程序的設計方法，并給出典型的程序段。
關(guān)鍵詞：PLC,觸摸屏，直接存取通信，程序，模擬量，模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
1 引言
在工業(yè)現(xiàn)場控制領域，可編程控制器（PLC）一直占據(jù)著重要的地位。隨著控制技術(shù)的的不斷發(fā)展，可編程控制器與觸摸屏在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。觸摸屏是一種連接人和機器（主要為PLC）的人機界面（國外稱為HMI或MMI）,被稱為可編程終端。它是替代傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器。可用于參數(shù)的設置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲、并以曲線、動畫等形式描繪自動化控制過程。PLC與觸摸屏的配套使用，一方面擴展了PLC的功能，使其具有圖形化、交互式工作界面的獨立系統(tǒng)，另一方面大大的減少了操縱臺上開關(guān)、按鈕、儀表等的使用數(shù)量，使操作更加簡便。目前一些控制要求較高、參數(shù)變化多、硬件接線有變化的場合，觸摸屏與PLC組合起來應用的形式已占主導地位。
本文組合應用PLC與觸摸屏來實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能。
2 系統(tǒng)的組成及設備之間的通信方式
2.1 系統(tǒng)的組成
本系統(tǒng)用歐姆龍CJ1M型PLC與臺達DOP-A57CSTD觸摸屏組建成一個系統(tǒng)去控制六個油缸，使之按要求的位移或壓力下壓。圖1(同實際相比有所簡化)為接線圖。
系統(tǒng)所采用的CJ1M型PLC是配有內(nèi)置I/O的高速、先進、小巧的PLC。它采用通信模塊插件充實通信功能，提供與觸摸屏及計算機等RS232設備連接的通道，同時支持協(xié)議宏、Host bbbb通信、1 N NT連接、串行網(wǎng)關(guān)及無協(xié)議模式。圖1系統(tǒng)中，Port(RS232)與觸摸屏連接，Peripheral與計算機相連。
2.2 觸摸屏與PLC之間的通信方式
觸摸屏與主機串行通信方式分為兩種：直接存取通信和Memory bbbb通信。直接存取通信（Direct Access）,即無需編程的通信方式，此種方式多用于與PLC、變頻器之間的通信，此種方式的通信只需指定PLC型號即可；Memory bbbb通信，此種方式主要用于觸摸屏與計算機、單片機等帶有串行通信的智能設備之間的連接。在主機上，需要編寫與觸摸屏之間的讀/寫數(shù)據(jù)控制命令，以方便兩者之間的數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)中觸摸屏與PLC之間采用直接存取通信。
3主要PLC程序段的設計
本系統(tǒng)PLC程序中有幾個典型的程序段，現(xiàn)逐一說明。
3.1 模擬量輸入并進行轉(zhuǎn)換
以位移傳感器通過模擬量輸入為例
位移傳感器輸出模擬量送到PLC模擬量輸入接口中，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。然后根據(jù)實際情況，匹配上合適的系數(shù)，再通過PLC中的存儲器與觸摸屏連接，使操作者能根據(jù)不同的情況來通過觸摸屏設置壓頭合適的下壓距離。具體程序如下：
3.2 數(shù)據(jù)采樣記錄
將每個壓頭的位移、壓力數(shù)據(jù)進行采樣記錄。具體程序如下：
3.3 將記錄的數(shù)據(jù)寫入到CF卡中
將記錄在PLC存儲器中的數(shù)據(jù)寫入到CF卡中。具體程序如下：
3.4 在觸摸屏上設置窗口數(shù)據(jù)的處理
在該系統(tǒng)中，操作者可以在觸摸屏上根據(jù)實際的壓裝曲線來設置不同的判斷窗口，顯示判斷窗口數(shù)據(jù)的具體程序如下：
3.5 窗口判斷處理程序
在該系統(tǒng)中，操作者可以在觸摸屏上根據(jù)實際的壓裝曲線來設置不同的判斷窗口，窗口實時判斷具體程序如下：
4觸摸屏界面的制作方法
在該系統(tǒng)中觸摸屏主要用于設置參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)、顯示曲線等功能。為實現(xiàn)此功能，需要利用專門的畫面制作軟件進行設計，具體畫面如下圖2所示：
5界面的操作及程序運行
在該系統(tǒng)中可以通過觸摸屏設置每個壓頭的壓裝參數(shù)及判斷參數(shù)，觸摸屏將這些參數(shù)自動下傳到PLC中，用啟動按鈕啟動自動程序執(zhí)行，則每個壓頭就會以設定的參數(shù)下壓并同時根據(jù)設定的判斷參數(shù)判斷壓裝過程是否合格。壓裝完成后可以在觸摸屏上看壓裝的位移－壓力曲線。當工作一段時間后可以將CF卡拿出，將其中的文件轉(zhuǎn)存到計算機中，將CF卡清空，再裝入到PLC中進行數(shù)據(jù)記錄。
6結(jié)束語
本系統(tǒng)組合應用了歐姆龍CJ1M型PLC與臺達DOP-A57CSTD觸摸屏,組態(tài)王組態(tài)，大大的減少了操縱臺上的開關(guān)數(shù)量，省去了復雜的電氣接線，而且使操作也非常人性化，當更換不同型號的零件時，操作者只需通過更改觸摸屏上的參數(shù)就可以完成。
人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換,顯控科技。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。
觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。
組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用bbbbbbs的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。
1.使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法：(1)圖形界面的設計、(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫、(3)建立動畫連接、(4)運行和調(diào)試
2.使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點:
(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。
(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。
3.在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應用程序過程中要考慮以下三個方面:
(1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設備?！?BR> (2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等 (3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。
本系統(tǒng)組合應用了歐姆龍PLC和組態(tài)王軟件，通過觸摸屏給PLC發(fā)送命令來控制六個壓頭的壓裝，PLC通過模擬量輸入端口實時采集壓裝位移與壓力進行實時判斷并將采集的數(shù)據(jù)同時傳送到CF卡中（通過用Delphi編制的軟件對CF卡中的數(shù)據(jù)進行處理，不僅使每個零件的加工過程壓力－位移數(shù)據(jù)有序的顯示，并形成位移－壓力曲線以方便工藝分析）與觸摸屏的存儲器中（將力和位移形成位移－壓力曲線方便操作者進行觀察和進行工藝分析）。文章介紹了系統(tǒng)的設計過程，論述了相應觸摸屏界面的制作方法及PLC程序的設計方法，并給出典型的程序段。
關(guān)鍵詞：PLC,觸摸屏，直接存取通信，程序，模擬量，模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
1 引言
在工業(yè)現(xiàn)場控制領域，可編程控制器（PLC）一直占據(jù)著重要的地位。隨著控制技術(shù)的的不斷發(fā)展，可編程控制器與觸摸屏在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。觸摸屏是一種連接人和機器（主要為PLC）的人機界面（國外稱為HMI或MMI）,被稱為可編程終端。它是替代傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器。可用于參數(shù)的設置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲、并以曲線、動畫等形式描繪自動化控制過程。PLC與觸摸屏的配套使用，一方面擴展了PLC的功能，使其具有圖形化、交互式工作界面的獨立系統(tǒng)，另一方面大大的減少了操縱臺上開關(guān)、按鈕、儀表等的使用數(shù)量，使操作更加簡便。目前一些控制要求較高、參數(shù)變化多、硬件接線有變化的場合，觸摸屏與PLC組合起來應用的形式已占主導地位。
本文組合應用PLC與觸摸屏來實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能。
2 系統(tǒng)的組成及設備之間的通信方式
2.1 系統(tǒng)的組成
本系統(tǒng)用歐姆龍CJ1M型PLC與臺達DOP-A57CSTD觸摸屏組建成一個系統(tǒng)去控制六個油缸，使之按要求的位移或壓力下壓。圖1(同實際相比有所簡化)為接線圖。
系統(tǒng)所采用的CJ1M型PLC是配有內(nèi)置I/O的高速、先進、小巧的PLC。它采用通信模塊插件充實通信功能，提供與觸摸屏及計算機等RS232設備連接的通道，同時支持協(xié)議宏、Host bbbb通信、1 N NT連接、串行網(wǎng)關(guān)及無協(xié)議模式。圖1系統(tǒng)中，Port(RS232)與觸摸屏連接，Peripheral與計算機相連。
2.2 觸摸屏與PLC之間的通信方式
觸摸屏與主機串行通信方式分為兩種：直接存取通信和Memory bbbb通信。直接存取通信（Direct Access）,即無需編程的通信方式，此種方式多用于與PLC、變頻器之間的通信，此種方式的通信只需指定PLC型號即可；Memory bbbb通信，此種方式主要用于觸摸屏與計算機、單片機等帶有串行通信的智能設備之間的連接。在主機上，需要編寫與觸摸屏之間的讀/寫數(shù)據(jù)控制命令，以方便兩者之間的數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)中觸摸屏與PLC之間采用直接存取通信。
3主要PLC程序段的設計
本系統(tǒng)PLC程序中有幾個典型的程序段，現(xiàn)逐一說明。
3.1 模擬量輸入并進行轉(zhuǎn)換
以位移傳感器通過模擬量輸入為例
位移傳感器輸出模擬量送到PLC模擬量輸入接口中，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。然后根據(jù)實際情況，匹配上合適的系數(shù)，再通過PLC中的存儲器與觸摸屏連接，使操作者能根據(jù)不同的情況來通過觸摸屏設置壓頭合適的下壓距離。具體程序如下：
3.2 數(shù)據(jù)采樣記錄
將每個壓頭的位移、壓力數(shù)據(jù)進行采樣記錄。具體程序如下：
3.3 將記錄的數(shù)據(jù)寫入到CF卡中
將記錄在PLC存儲器中的數(shù)據(jù)寫入到CF卡中。具體程序如下：
3.4 在觸摸屏上設置窗口數(shù)據(jù)的處理
在該系統(tǒng)中，操作者可以在觸摸屏上根據(jù)實際的壓裝曲線來設置不同的判斷窗口，顯示判斷窗口數(shù)據(jù)的具體程序如下：
3.5 窗口判斷處理程序
在該系統(tǒng)中，操作者可以在觸摸屏上根據(jù)實際的壓裝曲線來設置不同的判斷窗口，窗口實時判斷具體程序如下：
4觸摸屏界面的制作方法
在該系統(tǒng)中觸摸屏主要用于設置參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)、顯示曲線等功能。為實現(xiàn)此功能，需要利用專門的畫面制作軟件進行設計，具體畫面如下圖2所示：
5界面的操作及程序運行
在該系統(tǒng)中可以通過觸摸屏設置每個壓頭的壓裝參數(shù)及判斷參數(shù)，觸摸屏將這些參數(shù)自動下傳到PLC中，用啟動按鈕啟動自動程序執(zhí)行，則每個壓頭就會以設定的參數(shù)下壓并同時根據(jù)設定的判斷參數(shù)判斷壓裝過程是否合格。壓裝完成后可以在觸摸屏上看壓裝的位移－壓力曲線。當工作一段時間后可以將CF卡拿出，將其中的文件轉(zhuǎn)存到計算機中，將CF卡清空，再裝入到PLC中進行數(shù)據(jù)記錄。
6結(jié)束語
本系統(tǒng)組合應用了歐姆龍CJ1M型PLC與臺達DOP-A57CSTD觸摸屏,組態(tài)王組態(tài)，大大的減少了操縱臺上的開關(guān)數(shù)量，省去了復雜的電氣接線，而且使操作也非常人性化，當更換不同型號的零件時，操作者只需通過更改觸摸屏上的參數(shù)就可以完成。
人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換,顯控科技。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。
觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。
組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用bbbbbbs的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。
1.使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法：(1)圖形界面的設計、(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫、(3)建立動畫連接、(4)運行和調(diào)試
2.使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點:
(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。
(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。
3.在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應用程序過程中要考慮以下三個方面:
(1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設備?！?BR> (2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等 (3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。
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