西门子6ES7214-1AD23-0XB8厂家供应

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一、触摸屏介绍
1. 简介
触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种连接人类和机器（主要为 PLC ）的人机界面（国外称为 HMI 或 MMI ），被称为 PLC 的脸面。它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置、数据显示、以曲线、动画等形式描绘自动化控制过程，并可简化 PLC 的控制程序。
比之模拟仪表、操作台控制的优点：
• 体积变小，几乎不占空间；
• 连线简单化。
2. 触摸屏的主要作用
监视：以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映 PLC 内部位状态，存储器数值，从而直观反应工业控制系统的流程、走向。
控制：可以通过触摸操作改变 PLC 内部位状态，存储器数值，从而参与过程控制。
3.触摸屏主要功能
• 以动画形式表现控制过程，可实现工况图、流程图，设备由静态到运行，画面模拟动画显示；
• 离散点的 ON/OFF 表示；可实现管道、阀门、指示灯的颜色变化，电气开关闸的开合、档板的开关、多选一开关的实现等；
• 参数设置、数据显示；可设计数据表格，制作操作面板的象；
• 棒图、（半）饼图、容器图、趋势图及各种仪表表示；可制作操作面板的象，可实现信号量值、液体深度的变化；模拟表头指针或游标的移动等；
• 各种报警动作：生产过程中出现异常情况，自动报警并用文字显示故障类型，画面同时自动切换至故障所在的流程画面；
• 可进行报表打印（非屏幕硬拷贝）、报警信息打印，打印时序可由用户确定；可连 CCTV 监视头（ NTSC 制式），显示现场实时信息；
• 把原来的开关、指示灯等移到触摸屏上，则可省去 PLC 上原来对应开关、指示灯等的输入输出点，从而可减小 PLC 系统的规模；
• 权限管理：操作员只有在开机时输入正确的登陆密码后，触摸屏才能进入运行状态。
4.触摸屏在恶劣条件下使用特点
• 防尘、抗震
• 、防电磁
二、可编程序控制器（ PLC ）在搅拌控制中的应用特点
• 性高 PLC 在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，使它可直接安装于工业现场而稳定的工作，防磁，抗震，防尘。
• 编程简单、容易掌握。
• 适应性强，应用灵活 搅拌控制室的 PLC 系统可同时控制搅拌附属设备如：搅拌的骨料上料皮带、水泥及粉煤灰的脉冲控制系统。
• 控制系统设计、修改、调试方便，工作量少。
• 功能强大 PLC 具有开关量输入 / 输出，模拟量输入 / 输出，大量的内部中间继电器，时间继电器，特殊继电器，数据寄存器，可进行逻辑控制、数据处理、模拟量处理。
三、触摸屏和PLC在搅拌控制系统中的应用
1. 数据流程
在这套控制系统中，触摸屏主要是发挥工业流程监控、数据显示、资料存储、打印、生产管理、发布生产操作命令的作用，它并不参与过程控制， PLC 主要是现场生产信息,及时向触摸屏传送各类生产状态和数据如：配料门的限位、搅拌机的状态、各称量斗的传感信号，操作台的开关信号等，使触摸屏能以生动形象的动画形式及时显示出来， PLC 根据程序运行结果和触摸屏发布的指令来控制现场设备。具体见如下框图：

2. 系统配置框图

3. 系统主要构成
(1) 触摸屏：采用天津罗升公司PWS6600系列触摸屏，它负责处理现场与运行操作有关的人机界面，使操作员通过触摸屏实时了解现场运行状态，各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生，并可对工艺生产过程进行控制和调节，触摸屏本身具有“配方”功能，通过其内部的宏指令可以将不同产品的不同工艺配方存储在其中，随时调用，大大节提高工作效率，它可以与近 30 个厂家的PLC通讯，兼容性强，而且还可以和计算机通讯（开放式通讯协议），基于 bbbbbbs98/2000/XP 操作平台下的组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。具有RS232/422/485通讯口，方便于连接其它厂家的PLC及外设产品（如：条形码、存储卡、变频器、个人计算机等）。触摸屏上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。在编程软件中选择好触摸屏和PLC型号后，在其系统设定中选择PLC型号，通讯的波特率为 38400bps ；奇偶校验为奇校验；数据长度8位；停止位1位；通讯方式RS-232。
(2) PLC：可采用三菱或西门子、欧姆龙等系列产品。
(3) 打印机：可采用HP或其他的打印机。
(4) 触摸屏软件：采用触摸屏的制作软件 ADP 编程软件中备有大量的图形库（开关、灯、棒图等）供选择，还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形。在编程软件中可以设定触摸屏背光灯的关闭时间，节省其使用寿命。触摸屏中具有内部编程指令 -- 宏命令，可以减轻PLC的编程负担，甚至有些简单的设备中可以取代 PLC ，由触摸屏编程直接和其它设备通讯。
(5) PLC 编程软件：采用的是三菱的GX编程软件，用它完成整个程序的编制、调试。
(6) 软起动器
4. 触摸屏+PLC 控制系统参数
(1) I/O 模块：采用 DC 输入输出，光电和机械隔离
(2) 配料精度： 水泥 粉状 水剂：±1% ，砂石骨料：±2%
5. 触摸屏和 PLC 控制系统的主要功能
• 整个控制过程处于中文系统下工作，管理汉化；
• 实现配料，下料，拌和，出砼自动控制；
• 拌和时间，下料顺序随即可调；
• 配料，下料，拌和动态模拟显示；
• 系统自动校称；
• 配方可达200余种；
• I/O 状态自动检测；
• 自动生成数据库，生产流程图，报警系统图，参数报表，历史查询，报表制作和打印。
四、下面以某电站 2× 1m3 搅拌为例介绍各方面的制作
1. 系统组成
• 触摸屏选用 TFT 液晶显示器
• 可编程序控制器选用三菱FX-2N
• 打印机选用 HP
2. 附属设备
• 强电柜一台，主要为各种动力设备提供电源、及各控制电源
• 操作台一台
• PLC 及放大器柜
• 上料皮带控制箱
• 传感器 10 套
• 其他低压电器
3. 触摸屏画面的制作采用
ADP 编辑工具软件完成。各画面画面包括各控制菜单及视频窗口，页可由相关单位编写广告画面欢迎词或系统机型说明。本系统主要包含以下几项：
在主菜单画面中设计了 9 个画面选择开关，用于打开 9 个不同功能的画面，画面分布：
a) 流程控制：在生产过程中切换到此画面，用于生产流程监控和控制；
b) 重量设定：主要是用于配方设定和修改；
c) 时间设定：主要是用于搅拌机搅拌时间设定，配料抖动时间及提前量设定，下料顺序时间参数设定；
d) 主控画面：在进行系统校验时用于主控系统运算的基本参数，这也是程序运算的，因此为了防止误修改在标定画面中加入了权限功能；
e) 状态监控：真实反映现场的I/O状态，利于故障的检查和排除；
f) 配方：用于存储配方和调用配方，在此系统中设计了20个配方；
g) 数据列表：在生产过程中随时记录每一循环的称量数据，便于汇总查询和打印；
h) 打印：根据数据报表的内容控制打印机，在本系统中采用的时针式打印机；
i) 资料管理：主要是操作使用说明以及相关的接线信息。

在设计各画面控件时，在画面框中画出所需要的控件，然后进行大小比例调整，上色，接下来进行属性连接，画面上的控件属性数据全部由下位机PLC提供，所以触摸屏画面制作起来非常方便快捷，在实际运行过程中，若需在触摸屏画面中增加新的内容，如开关、菜单选择等，只需在设计软件中增加相应的项目传送至触摸屏即可。
在触摸屏和PLC进行通讯和调试参数前，需特别注意以下几点：
a) 选择直接传送方式：选择直接通讯方式 (选择PLC类型及对应I/O地址)，该方式下，触摸屏直接读取或改写PLC的数据寄存器和继电器内容，这样可以大大减轻PLC用户程序的负担。
b) 系统数据区：当选择直接传送方式时，触摸屏内部寄存器地址开始的数个数据寄存器被规定为系统数据区，系统数据完成画面切换等动作，触摸屏和PLC内部占用特定的寄存器区，完成各种功能。系统数据区是触摸屏与PLC交换数据的媒体，触摸屏初始化时，需确定PLC系统数据区的的起始定义号。
4. PLC 的程序分三部分设计
传感器模拟量数据采集及处理、逻辑控制部分、报表处理部分。在实际应用中，可根据需要随时增加 PLC 的功能，如：搅拌楼（站）附属设备的控制，皮带系统和水泥、煤灰脉冲系统等． PLC 实时采集传感称量值和输入信号，经逻辑运算后，由输出模块控制称量斗、搅拌机、螺旋输送机的启停以及报警等。程序设计思想和步骤：
a) 要了解被控制对象的机构、运行过程等，并明确动作逻辑关系；
b) 根据系统功能要求（包括输入、输出信号数量的多少、性质、参数；选择 PLC 型号及各种附加配置，并有规则、有目的的分配输入、输出点； 根据控制及流程要求，对应输入、输出开发相应应用程序；
c) 同时连接 PLC 与外部设备连线，将编制完成的程序写入PLC中，模拟工况运行，进行调试及修改；
d) 在模拟调试成功后，接入现场实际控制系统中进行再次调试，直至通过为止。FX系列编程工具是bbbbbbS环境下的PLC编程软件，利用本软件可以进行程序设计，编程实现，编写注释说明文档和维护控制应用系统，它可以用两种方式编程即梯形图编程和命令语编程，见下图：

料皮带由于在配料过程中频繁起动，所以在这里采用的是软起动器。其目的主要是保护电机和机械，另一方面是防止因频繁起动引起的电网电压冲击。
五、结束语
本系统由于采用目前占有量较高，技术成熟的罗升公司的人机界面及FX系统可编程控制器，既使生产过程中PLC控制系统硬件发生故障，也可以立即查明原因换相应器件，大限度的缩小在线维修时间，另外在这种配置中，当触摸屏因在运行中出现意外故障，无法显示和监控时，PLC能单完成一系列的工作，互不受影响，这样是防止当人机界面出现问题时，带来系统控制失灵。在系统界面设计过程中，比较多的考虑了用户的实际需求，界面操作简洁，明了。当生产过程硬件状态发生变化时，勿需软件，仅需在线进行简单参数设定既可，系统维护性强。

在棉纺织企业广泛使用喷气织机的情况下，空压站建设是一项重要的辅助工程。在天津纺织园区所有空压站配备的主要设备为离心式空气压缩机、冷冻式空气干燥器，通过储气罐、连接管道和阀门等组成压缩空气供气系统，并配套冷却系统、仪表空气系统，计算机检测系统，以实现空压站为生产保证不同压力、不同负荷的用气需求。在此前提下确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，自动调节供气等是空压站自动控制的基本任务。随着自动化水平的不断提高，关于建设无人值守空压站的讨论，是一个发展过程中的必然的课题。

空气系统自动控制的必要性
应用在天纺控股有限公司棉纺一工厂的空压站，安装有4台70M3/min 4台，53M3/min 4台，48M3/min 2台，43M3 /min 4台离心式空压机和1台42.5M3/min螺杆式空压机，配有相应处理量的冷冻式干燥器。空压机设备自身带有的CMC控制器，能够自动控制和保护主机的运转，自动提示工作信息，具有故障报警和保护停机功能，能自动根据用气量的大小加载或卸载，并配有LCD显示屏供现场观察各工艺参数和设备状态，具有RS422/485通讯接口，可以实现与现场控制室计算机监控系统的完整连接。
目前，空压站的自控系统通过西门子S7-300可编程控制器，将部分空压机的实时运行数据通过RS422/485通讯接口采集进PLC控制系统，并将数据传送到现场控制室计算机上进行显示，以代替传统仪表。但是没有对空压机进行控制。
空压机设备自带的CMC控制器已经能很好的控制单台空压机，但是不具备对空压系统的整体调控能力。在空压系统中，相对单台空压机的调整，空压系统的整体自动调控具有重要的意义：
■ 单台空压机无法保证空压系统整体供气压力的稳定，而空压系统的整体自控可以有效保持系统内空气压力稳定。
■ 整体的负载平衡，减少排气放空，可以节约多的能源，节省人力成本。
■ 可以实现无人操作，根据实际需要自动开机或加载空压机以保持系统压力。
■ 可以定时间断地记录空压机运行数据和报警，如跳车、喘振、通讯故障、压力等。
在已有的PLC系统中，没有实现空压系统的整体调控功能。由于空压机自带的CMC控制器提供了RS422/485通讯接口，所有的数据采集和控制功能都通过通讯接口来实现，对比原有的控制系统，不需要增加硬件设备的投资，只需要改进和增加控制软件即可实现空压系统的整体控制。
除空压机设备外，还可以将与空压机配套的冷冻式干燥器集成到RS422/485网络中来，实现空压供气设备的自控。

空压站其他系统的自动控制
除空压供气系统外，空压站的其他系统也需要进行自动控制，如水循环冷却系统等。这些系统的控制方法与空压供气系统不同，主要是采用传统控制模式。使用仪表采集需要的运行参数，进行数据处理和分析运算后，输出控制信号给执行机构就可以实现系统的自动控制。
自动控制具有以下优点：
■ 操作简单，可以实现无人值守；
■ 良好的实时调节，防止了人为因素滞后；
■ 具有高性；
■ 减轻工作人员负担；
■ 节省人力成本。

需要控制的参数和可能的控制方式
空压站需要的控制需求；⑴高、低压供气压力控制（机组自动开停控制）； ⑵系统自动排水控制； ⑶循环水液位控制和自动加药控制； ⑷所需压缩空气温度、循环水温度等参数控制等等。
空压系统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现：
⑴采用PLC系统进行通讯和控制。
⑵可以采用英格索兰公司或自己编制的控制软件。
种方法性高，适用于工业控制系统。当监控计算机出现故障时，PLC还可以按照设定的程序进行自动控制。
二种方法是通过控制系统的计算机进行单的分析运算进行控制，它具有较好的灵活性，但缺点是如果出现如计算机死机等故障时，有可能影响系统的正常运行。好在计算机的一般恢复往往不需要太多的时间。
除空压供气系统自控外，空压站可与制冷站、热力站系统一起建立设备控制网络，实现集中控制，或与工厂控制联网，由控制的控制器实时远程监控，实现真正的无人值守。

系统构成
对于以上讨论，如果需要实现空压站的整体自控，又许多成熟PLC自控系统可以选用，现以ZH公司的PLC自控系统为例。
该自控系统选用西门子S7-300系列可编程控制器，带有RS422/485网络接口，支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统可以采用工业通讯网络技术实施远程联网。空压站自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立分级控制网络的实施方案，如图1 所示。
■ 硬件配置
现场仪表，受控设备、执行器、带有串行通讯接口的设备（如空压机，冷干机等），PLC和监控计算机。
■ 软件功能
选用的工业组态软件（如WINCC或iFIX）用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息，设备控制，故障报警，连锁保护，以及数据处理和通信传输。
在系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善自控系统的有效性和性，通过优化调度策略，软件连锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到高层次，可以为确定空压机设备状态检修点提供依据，并由此获得大的效益。

结论
总之通过自动化控制可以克服由于人为因素造成的调节滞后等不利因素，减少运行参数的波动，达到减少用工和节约能源的目的。对于提升天纺控股有限公司的整体技术水平是相当重要的

关键词：可编程序控制器;外部输入;BCD数码;数据处理;实时控制

随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家 PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。

1 BCD码数据外部输入应用设计举例

1.1 设计思路

介绍SIEMENS（西门子）公司PLC S7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14······等偶数字地址或MW11、 MW13、MW15·······等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB 表示。

其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200 PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：

附表：PLC输入/输出接点分配

加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。

这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个 BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点 IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取 BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。

后，在图2程序流程中，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。

1.2用户处理程序

用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为 BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和 VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回。PLC S7-200梯形图程序如图3所示。

2 设计关键技巧和注意事项

设计技巧：是用BCD码拨盘，把加热器的加热时间值置成BCD码数，并用PLC的数据传送指令读入输入映象寄存器，进行运算后，作为控制加热定时器的预置值，从而达到实时控制。

注意事项：是应特别熟悉PLC物理寄存器内部结构，以便正确地确定BCD码数据输入位与PLC输入接点的关系，使之与定时器的时间常数相对应。其次，本参考程序在PLC由STOP状态进入RUN状态时读入外部数据，故只能在STOP状态修改BCD拨盘数据。若需在程序运行其间改数据时，只要将子程序调用条件稍加改动即可。

3 结束语

随着PLC技术在现代工业中的广泛应用，利用外部装置输入、修改控制数据的应用场合越来越多，PLC应用技术和技巧应普及，以不断提高工业控制技术水平，提高劳动生产率，提高国民的生活水平和综合国力。以上，我们探讨的是一种简单而的外部数据输入方法，可供专门从事PLC应用技术研究的工程技术人员参考。