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1、 引言

　　触摸屏是一种新型可编程控制终端，是新一代高科技人机界面产品，适用于现场控制控制工程网版权所有，可靠性高，编程简单，使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏，可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。

　　PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年，随着科学技术的不断进步CONTROL ENGINEERING China版权所有，各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、提高劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。

　　触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用，可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控

系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示。

　　2、闭环控制的变频节能系统用途很广，各种场合的变频节能系统的拖动方式及控制方式各有不同，具体应用时应根据实际情况选择设计。下面列举一些：

　　中央空调节能：冷冻泵、冷却泵、主机、却塔风机、风机盘管等。

　　恒压供水：水厂一、二级泵，供水管网增压泵、大厦供水水泵等

　　锅炉：引风机、送风机、给水泵等，变频节能系统的控制调节预处理信号由锅炉自动控制系统、DCS或多冲量控制系统给出。

　　汽轮机：循环泵、凝结泵等，其控制调节预处理信号由汽轮机自动控制系统及DCS给出。

　　纯水处理系统：软化水泵、增压泵等。

　　洁净室：增压风机、FFUqunkong等等。

　　3、整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用：

　　(1)PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DI/DO模块、AI/AO模块组成。PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面：

　　①完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。

　　②完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。

　　③向触摸屏提供所采集及处理的数据

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，并执行触摸屏发出的各种指令。

　　④将PID运算的数据结果转换成模拟信号，作为调节变频器的输出频率的控制信号。

　　⑤通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。

　　(2)触摸屏采用SIEMENS公司MP370： 其主要作用如下:

　　①可实时显示设备和系统的运行状态。

　　②通过触摸向PLC发出指令和数据,再通过PLC完成对系统或设备的控制。

　　③可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大。

　　(3)变频器：采用SIEMENS公司440系列控制工程网版权所有，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速

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，并将其内部运行参数反馈到PLC。

　　(4)压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC。

　　(5)电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。

　　4、 触摸屏画面设计

　　触摸屏画面由ProTool等专用软件进行设计，然后先通过编程电脑调试，合格后再下载到触摸屏。触摸屏画面总数应在其存储空间允许的范围内，各画面之间尽量做到可相互及强制切换。

　　（1）主画面的设计

　　一般的，可用欢迎画面或被控系统的主系统画面作为主画面，该画面可进入到各分画面。各分画面均能一步返回主画面。若是将被控主系统画面作为主画面，则应在画面中显示被控系统的一些住要参数，以便在此画面上对整个被控系统有大致的了结。

　　（2）控制画面的设计

　　该种画面主要用来控制被控设备的启停及显示变频器内部的参数，也可将变频器参数的设定做在其中。该种画面的数量在触摸屏画面中占的多，其具体画面数量由实际被控设备决定。

　　（3）参数设置页面的设计

　　该画面主要是对变频器的内部参数进行设定，同时还应显示参数设定完成的情况，实际制做时还应考虑加密的问题。

　　（4）实时趋势页面的设计

　　该画面住要是以曲线记录的形式来显示被控值、变频器的主要工作参数（如输出频率）等的实时状态。

　　（5）信息记录页面的设计

　　该画面主要是记录可能出现的设备损坏、过载、数值超范围和系统急停等故障。另外该画面还可记录各设备启停操作，作为凭证。

　　（6） 节能画面的设计

　　该画面主要是记录和显示变频器的累积用电数及实时节电状态，以便向用户展示变频节能的好处，也可用来与其它的节电测量作比较。

　　5、 PLC程序设计

　　PLC程序由S7-200专用编程软件进行设计，然后通过编程电脑下载到PLC进行联机调试，合格后即可使用。PLC在编程前应先对各功能程序段的地址进行规划www.cechina.cn，以免重复使用同一地址控制工程网版权所有，造成误动。

　　（1）逻辑功能的设计

　　这部分程序主要是完成各变频水泵（或风机）的启动停止、联动、联锁及自动投切等等功能，一般在离线状态下就能完成软件逻辑功能的测试。

　　（2）PID功能的设计

　　通过S7-200中的PID向导可完成PID调节程序www.cechina.cn，具体应用时需根据实际被控设备及采样设备决定其配置。

　　（3）采样程序的设计

　　采样元件使用标准配置时，应注意采样A/D转换后的具体数据是否与PID及显示等程序配套，实际制做时还应考虑采样是多路且相关联的情况。

　　（4）PLC与变频器通信程序的设计

　　SIEMENS S7-200PLC与SIE

MENS 430等变频器的通信一般使用USS4协议程序来完成，该程序的主要目的是监控变频器的实时运行状态。

　　（5）其它辅助程序的设计

　　PLC程序在实际编程过程中，需考虑对一些程序进行修补，尽量减少程序漏洞，反复推敲，不断的总结完善。

　　结束语

　　在闭环控制的变频节能系统中采用触摸屏可以使用户简单直观监控整个中央空调变频节能系统及与其相关联的设备和系统，提高了整个被控系统以及企业的自动化程度和硬件档次。随着微电脑技术的不断发展控制工程网版权所有，触摸屏本身的成本也在不断的降低，再与PLC在系统中使用，实现了整个被控系统自动化程度的质的飞跃

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，这必将使触摸屏与PLC被更多的应用在未来的各种生产系统中，并成为自动化控制发展的一个亮点。

一、系统构成

　　一个锅炉有两种燃烧模式，

1、燃油

　　由A5控制风机的运行、点火棒打火、油路电磁阀的开关，同时监视光电开关的开闭。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。

2、燃气

　　由A5控制风机的运行、燃气电火棒打火、气路点火电磁阀；同时监视光电开关的开闭，以控制正常燃烧电磁阀的开关。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。

　　两种模式都要由A5实时监视锅炉内的水温、水位、风机运行情况，并实时警报监控。

二、系统工作流程

　　有燃油、燃气两种模式。由操作工人控制两种模式开关。

在燃油模式下：
1、PLC送电，风机运行1分钟后，点火棒打火；
2、5秒后，油路电磁阀打开；
3、油路电磁阀打开2秒后，若光电开关仍然关闭（未检测到火焰），则关闭油路电磁阀，并且报警。
4、风机在1分钟后停止。
5、按下复位按钮，重新启动程序。
6、如果温度达到设定值,锅炉停止工作

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,温度下降后自动启动.
7、锅炉低水位时控制工程网版权所有,停止工作,并且报警控制工程网版权所有,
8、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.

在燃气模式下：
1、PLC送电，风机运行1分钟后，燃气电火棒打火；
2、5秒后，气路点火电磁阀打开；
3、点火

电磁阀打开2秒后，若光电开关检测到火焰（接通），则打开正常燃烧的电磁阀后，关闭点火电磁阀。
4、点火电磁阀打开2秒后，若光电开关未检测到火焰，则关闭气路点火电磁阀，并且报警。
5、风机在1分钟后停止。
6、按下复位按钮，重新启动程序。
7、如果温度达到设定值,锅炉停止工作

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,温度下降后自动启动.
8、锅炉低水位时控制工程网版权所有,停止工作,并且报警控制工程网版权所有,
9、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
　　
三、系统配置方案　

　　系统中使用的PLC是正航A5系列产品，由于系统数字量点数为3进8出，所以选用CPU：A5-C2407DT；模拟量点数为2点，所以选用模拟量扩展模块：A5-AI0401LA；选用液位传感器和温度传感器配合模拟量模块采集信号。
上位机采用TP-200触摸屏，通过RS485通讯实时与PLC进行数据交流。
控制点数为：
1、 数字输入信号：
I0.0 按下复位按钮
I0.1 光电开关检测到火焰
I0.2 风机运行
2、 数字输出信号：
Q0.0 控制风机运行
Q0.1 点火棒开关
Q0.2 燃气电火棒开关
Q0.3 油路电磁阀开关
Q0.4 气路点火电磁阀开关
Q0.5 正常燃烧的电磁阀开关
Q0.6 报警
3、 模拟输入信号：
AIW0 水温
AIW2 水位

四、流程图

1、燃油模式

2、点火模式

五、结论　

　　在本作业线中利用A5的功能优势，实现数字量控制、模拟量控制、RS485通讯进行数据传输等相对复杂的功能控制工程网版权所有，充分发挥了A5的控制和通讯能力。A5控制的相关设备作为此锅炉的入口工艺设备，保证了系统可靠高效的运行控制工程网版权所有，既可以满足该锅炉的正常生产要求，亦保证了它的安全

　一、 TP 介绍

　　（ 1) 简介
　　TP 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：
　　1 ） 体积变小，几乎不占空间；
　　2 ） 连线简单化。

　　(2) TP 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www.cechina.cn，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www.cechina.cn，存储器数值，从而

参与过程控制。

　　(3) TP 触摸屏主要功能

　　1 ） 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；
　　2 ） 离散点的 ON/OFF 表示；可实现管道、阀门、指示灯的颜色变化，电气开关闸刀的开合、档板的开关、多选一开关的实现等；
　　3 ） 参数设置、数据显示；可设计数据表格，制作操作面板的仿真图象；
　　4 ） 棒图、（半）饼图、容器图、趋势图及各种仪表表示；可制作操作面板的仿真图象，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；
　　5 ） 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控制工程网版权所有，画面同时自动切换至故障所在的流程画面；
　　6 ） 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。
　　7) 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。
　　8 ）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) TP 触摸屏在恶劣条件下使用特点

　　1) 防尘、抗震
　　2) 防水、防电磁

　　二、可编程序控制器（ PLC ）在搅拌楼控制中的应用特点：

　　 1）可靠性高　　 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可靠的工作，防磁，抗震，防尘。
　　 2）编程简单、容易掌握。
　　 3）适应性强，应用灵活。搅拌楼中心控制室的 PLC 系统可同时控制搅拌楼附属设备如：搅拌楼的骨料上料皮带、水泥及粉煤灰的脉冲控制系统。
　　 4）控制系统设计、修改、调试方便，工作量少。
　　 5）功能强大。　 PLC 具有开关量输入 / 输出CONTROL ENGINEERING China版权所有，模拟量输入 / 输出CONTROL ENGINEERING China版权所有，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、 TP 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， TP 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 主要是采集现场生产信息 , 及时向 TP 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www.cechina.cn，操作台的开关信号等，使 TP 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 TP 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：

　　 触摸屏 : TP 采用 加拿大 TouchWin 公司 TP 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，兼容性极强，而且还可以和计算机通讯（开放式通讯协议），基于 bbbbbbs98/2000/XP 操作平台下的专用组态软件，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 。
……PLC 可采用 XINJE 或西门子、欧姆龙等系列产品
…… 打印机 可采用 HP 或其他品牌的针式打印机和喷墨打印机
……TP 软件 采用 TP 专用的制作软件 TPsoft 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，能够转换 BMP 文件和 AUTOCAD 中的 DXF 文件。还具有留言板功能用于交接班记录用。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
……PLC 编程软件 采用的是 XINJE 的 FC 编程软件，用它完成整个程序的编制、调试。
…… 监视摄像头
…… 软起动器

　　4) TP+PLC 控制系统参数：

　　(1)A/D 转

换 :1-16 路通道
　　(2) I/O 模块 : 采用 DC 输入输出 , 光电和机械隔离
　　(3) 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：

　　(1) 整个控制过程处于中文系统下工作 , 管理完全汉化
　　(2) 实现配料 , 下料 , 拌和 , 出砼自动控制
　　(3) 拌和时间 , 下料顺序随即可调
　　(4) 配料 , 下料 , 拌和动态模拟显示
　　(5) 系统自动校称
　　(6) 配方可达 200 余种
　　(7)I/O 状态自动检测
　　(8) 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 搅拌楼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信捷 FC-32R-E
…… 打印机选用 EPSON

　　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 TouchWin 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，首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

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，这也是程序运算的核心

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，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

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，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

　　下面列举本系统几个主要画面：

　　在设计各画面控件时，首先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www.cechina.cn，所以 TP 画面制作起来非常方便快捷，在实际运行过程中CONTROL ENGINEERING China版权所有，若需在 TP 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 TP 即可。

　　在 TP 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 ,TP 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 ,TP 内部寄存器首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 ,TP 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 TP 与 PLC 交换数据的媒体 ,TP 初始化时 , 需确定 PLC 系统数据区的的起始定义号．

　　6)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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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) 首先要全面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

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，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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控制工程网版权所有，直至完全通过为止 . FC 系列编程工具是 bbbbbbS 环境下的 PL

C 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，技术成熟的加拿大 TouchWin 公司的人机界面及 FC 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更换相应器件控制工程网版权所有，大限度的缩小在线维修时间 , 另外在这种配置中CONTROL ENGINEERING China版权所有，当 TP 因在运行中出现意外故障，无法显示和监控时， PLC 能单独完成一系列的工作，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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，勿需修改软件，仅需在线进行简单参数设定既可，系统维护性强。