常德西门子S7-300代理商

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1 引言
组合开关是一种具有高可靠性,并可方便实现多种控制功能的隔爆型电器设备, 主要用于煤矿井下具有爆炸性气体及煤尘的环境中,对额定电压为3300v（1140v或660v）,额定电流分别为 200A—400A的电动机进行顺序启动,延时启动，停止，双机双速和换向控制.目前国内组合开关产品的控制部分主要是由抗干扰性强，可靠性高的可编程控制器（简称PLC）来实现的。
在此类PLC控制系统中，为了使操作人员可以根据系统需要方便无误的置入和修改参数，并实时地监视系统的运行情况，需要借助一个友好的人机界面（简称HMI）装置--触摸屏来实现。
本文根据实际项目经历，针对西门子TP170B colour触摸屏在基于PLC的组合开关控制系统中的应用作出了整体的分析与设计。

2 系统结构及硬件组成
本系统控制功能比较简单，只需一台PLC及其相应的扩展模块即可。编程器拟采用普通PC机来替代，通过PLC和触摸屏各自的通讯口，分别对其导入相应的程序文件。触摸屏通过MPI电缆与PLC的另一通讯口连接，实现与PLC的通讯，系统结构框图如下所示：

3 系统工艺简介
本组合开关内设8组独立控制回路 ,每组可以单独控制一路负荷。根据煤矿井下的特殊环境以及刮板输送机等设备的实际运行情况 ,该控制系统设计有单机、程控、双速（手动/自动）等多种工况控制方式以满足系统控制要求。为了保证被控电机能安全可靠地运行 ,该控制系统每组控制回路中都设计有一些必要的保护功能，如漏电闭锁保护，电流保护，电压保护以及断相保护等。
当组合开关任一支路合闸前 ，PLC的CPU 首先要对系统进行初始化，然后采集各支路负荷的整定输入参数 ,判断系统的控制方式 ,并启动漏电检测电路对被控线路及电动机进行漏电检测。若存在漏电故障 ,CPU会闭锁本支路的合闸回路 ,并显示此故障信息。确认无漏电故障时，该回路则进入正常运转状态。正常运转时，需要把系统的运行参数，工况控制方式以及运行中发生的故障等信息实时地显示出来以供操作和维护人员参考。

4 触摸屏组态画面设计
西门子系列的触摸屏配有专门的画面组态软件－SIMATIC PROTOOL/PRO CS，此软件提供了多种控件和图形库文件，可组态出各种显示和控制功能，实现系统操作状态，当前过程值及故障的可视化。利用人机界面操作被监控系统，对PLC的实时数据进行显示，记录，也可以设计动态画面来模拟控制过程，从而满足监控要求。
作者在充分了解本系统工艺的基础上，对本系统的触摸屏界面作出整体规划。终画面分为两大部分：
（1）画面显示部分
运行参数画面显示（见图2）
运行工况画面显示（见图3）
故障画面显示（见图4）
（2）参数置入部分（见图5－12）
主要包括8个回路的参数整定和输入，如回路的额定电流、速断电流倍数、运行方式等。操作人员根据系统实际需要输入相应的参数数据。
具体来讲，本系统组态画面主要由如下几个控件对象组成：
（1）文本域
文本域和PLC没有任何链接，它们对用户输入不作出反应，并且在运行时不能在操作单元上被修改，主要用于对其它对象或控件的一种文本解释。
（2）输出域
输出域是用来在操作单元上显示来自PLC的当前值。一般来说，在将输出域的变量和PLC的变量地址链接后，还需设定其上、下限值，如果PLC的输出值超过指定范围的数值时将被拒绝显示。
（3）状态区
状态区是一个显示元素。根据组态，可以组态一个报警指示器，显示不能从操作单元上看见的设备单元的状态(如电机)，或者组态一个指示灯，其颜色根据相关的状态变化而改变或闪烁。
上述各控件对象的添加和设置步骤大致相同，如下：
(1) 在画面内单击鼠标右键，从“插入对象”选项中选择所需的控件，并摆放至合适位置；
(2) 调整所添加控件的大小，并在其属性中设置所需参数（如文本，字体，颜色等）；
(3) 有些控件还需要和PLC中的相应I/O接点及存储单元链接起来，以实现PLC的控制及参数输入信息、PLC当前过程值及故障信息等向触摸屏的输出（如输出域，状态区等）。
设计好的各画面如下：




图 5（图6－12的画面和图5相同，可略）

5 触摸屏操作控制的实现
由于该触摸屏需安装于隔爆腔内，从而无法实现触摸控制功能，故其实际上仅作为液晶显示器来使用，其控制以及参数置入、修改等操作，均由隔爆外壳上的6个隔爆按钮（S1－S6）来实现。按钮的接点直接与PLC的输入口联接，各自功能及链接变量如下表所示：

6 模拟测试
本组态软件还提供了对未使用PLC连接的项目模拟测试程序。从菜单中选择“文件”>“测试”>“启动模拟程序”即可启动此模拟程序。
运行此程序后，在模拟程序表中指定合适的值，用于测试变量的显示是否有误。模拟表中的值在模拟期间将由运行系统读取，这样以来，就模拟了一个PLC的连接，从而完成了组态项目文件的离线测试。

7 组态文件的下载
在下载组态文件之前，应首先检查触摸屏电源接线是否正确；然后将触摸屏的通讯接口（RS232 1F2）和PC机的RS232端口相联；后经编译无误后执行下载命令即可将组态文件写入到触摸屏的内存中。

8 触摸屏与PLC的连接
组态文件下载完成后，首先应先对触摸屏的通讯口的通讯参数进行设置，然后通过编程器设置PLC的通讯参数，使之与触摸屏一致（主要是通讯协议和通讯波特率参数）。上述工作完成后，打开电源，将PLC置于运行档，两者就建立了连接并可以互相通讯了。

9 结论
把触摸屏应用到以PLC为核心的控制系统中，操作人员不仅可以随时查询，监视到当前系统运行工况，故障等信息，而且可以十分方便的实现系统控制参数的输入和整定，确保了整个控制系统安全、可靠的运转。

一、概述：
　　NOEGR1400/2型大卷装液压传动染色机由葡萄牙诺菲尔公司所制造，单台价值一百多万元；适用于小批量、多品种平幅织物在常温常压下平幅退煮漂、浸染、漂洗、放样、剥色等生产工艺。是规模以上纺织印染企业不可或缺的技术装备.国内多家印染企业拥有该机型;此机的核心技术是在较大容布量（800---6000米）的情况下保证卷绕辊在运转过程中保持线速度、布面张力的恒定。电气自动控制电脑部分原采用意大利Termoelectronica公司产的Z8单片机专用控制器(目前制造厂家已不再生产)；集控制、显示、参数设置于一身；国内不易采购。
　　
　　二、改造理由：
　　随着使用年限的增加，印染车间里潮湿的生产环境,使得主控制电脑出现接插件老化、接触不良和线路板被腐蚀严重及参数易丢失、死机的现象。易造成控制动作失常，信号失真,影响到速度、张力控制器件的正常工作（或造成损坏）；另一方面,原设计中同步闭环速度反馈传感器的机械连接部件(机械密封)，由于与染液接触，轴心度易磨损，存在极易损坏(甚至造成传感器的损坏)的缺陷,进而影响到线速度、张力的稳定性；造成色布前后色差等。以及要求输入参数多,操作步骤繁琐.设备维修量较大,电脑备件国内无处购买，影响生产进度。较难满足现代工业生产的需要。
　　针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台-----通用型可编程序逻辑控制器（PLC）系列及人机界面（触摸屏）产品替换原有的Z8单片机专用控制电脑。
　　
　　三、系统构成：
　　此设备液压传动部分(液压部件为德国产”博世”牌) 设计较为先进,在国内大卷装染色机同类产品中处地位且基本完好，因此改进原则是不需对液压传动主控回路做出改进,只对原电气电脑自动控制部分进行改造。继续使用原机原有的电器配件，重新设计制图,按卷染工艺特点编制相应的应用程序。选用通用PLC、触摸屏系列系统地完成此设备人机对话和自动控制的替换。整个控制系统结构如图一所示：
　　

　　控制指令由系统触摸屏集中操作，系统通过操作员指令输出控制信号，并根据闭环采集的数据，计算出速度、张力所需值，控制液压阀的liuliang，带动液压马达的转动，实现在恒张力下A、B卷绕辊的线速度恒定。完成织物在浸染缸内多道转移浸染的染色等工艺。
　　在核心应用程序的设计中，以卷绕辊线速度为“主”控制变量,以张力为“从”控制变量，两者交替控制，在每种控制中又采用在线规则自调整的PID控制功能。从而从根本上解决了整个系统的“恒线速度”、“恒张力”的问题，在极大程度上tigao了系统运行的可靠性、稳定性。并省去同步闭环速度反馈传感器,闭环反馈作用由应用程序根据采集的数据计算来实现。
　　程序框图如下:
　　

　　四、主要技术特点：
　　所需应用程序根据工艺操作要求经在线调试修改完善，已使得机器的线速度、张力恒定性好，使得机器自动化程度tigao，性能稳定可靠，功能增强，操作简便直观，降低了劳动强度，大大tigao了生产效率。
　　 1、适用于液压、交流变频、直流电机三种传动方式的应用。
　　2、减少操作步骤,无需输入参数,能使操作人员较快熟悉并熟练操作机器。
　　3、可实时按工艺要求改进或增加实用功能，备件易购。
　　4、卷绕辊卷径动态变动,而卷绕主辅辊线速度,布面张力恒定。
　　5、系统集成度高，电气结构简单直观易查。降低了故障发生率。
　　
　　五、主要功能：
　　1、全中文触摸人机界面，且操作简便，视窗友好直观。
　　2、机器手动、自动状态选择。
　　3、单键控制换向选择。
　　4、A、B辊卷绕量通过卷绕辊上的传感器实时采集, 实时显示。
　　5、手动/自动换向功能。
　　6、速度设置范围0---150米。
　　7、“摆”功能---作用于A、B辊织物转移末尾阶段，使用于工艺准备阶段。
　　8、织物总转移道数实时记录显示功能。
　　9、染槽间接、直接双恒温控制系统。
　　10、快、慢速进料选择。
　　11、加料量多少选择。
　　12、染槽内液位指示。
　　13、A、B辊卷绕量清零功能。
　　14、卷绕辊上的初始引布用量为5米。
　　15、采样功能，根据A、B辊采样点的设置，自动停车采样。
　　16、“道数记置”功能---作用于每道工艺A、B辊织物转移所需道数设置值结束时，自动进入“摆”状态。
　　17、每道运转时间实时显示,方便染色时间的确定。
　　18、給定速度、实际速度无需切换实时显示。
　　19、实时日期时钟显示功能。
　　20、功能控制钮统一集中于触摸屏之上，方便操作。
　　
　　六、方案应用经济评价：
　　安徽华皖碳纤维(集团)有限公司1996年购置该机型4台.在染色生产中经常发生电脑故障,对染色工艺的顺利完成影响很大.经统计，年维修费和产品降等损失费用在5万元左右.2003年改造后电脑故障率为零。产量质量效益tigao显著,改造效果得到好评。
　　实践证明，触摸屏、PLC控制系统经过两年来的使用，软硬件工作稳定,整机运行稳定可靠，实施的改造方案非常成功；生产质量稳定，产量增加，劳动强度和生产成本明显降低,经济效益显著；触摸屏、PLC控制系统性能优良等特点使它在工业电气自动化方面有着广阔的应用天地。
　　
　　七、技术推广：
　　 自从工业发达国家相继研制出PLC后;以及微机技术的普遍应用,使PLC的功能不断增强,应用日益广泛。是现代控制技术的一次飞跃，具有性能稳定、通用性好、体积小、功能强、使用方便、易改变控制过程及节能等特点；并在与信息技术的结合上，在系统监控和管理上，越来越被应用到现代工业自动控制系统中，是当今生产企业自控技术升级与更新的一个必然的发展方向