【摘 要】本文介紹了觸摸屏在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用與PLC在應(yīng)用過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，最后對(duì)觸摸屏畫(huà)面的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】觸摸屏；PLC；畫(huà)面設(shè)計(jì)；閉環(huán)控制

觸摸屏是一種新型可編程控制終端，是新一代高科技人機(jī)界面產(chǎn)品，適用于現(xiàn)場(chǎng)控制，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便。PLC有著運(yùn)算速度高、指令豐富、功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。觸摸屏結(jié)合PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動(dòng)控制的趨勢(shì)。觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等），通過(guò)PLC與實(shí)際值（傳感器的測(cè)量值）進(jìn)行比較運(yùn)算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號(hào)），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。

一、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的用途

閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途很廣，各種場(chǎng)合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動(dòng)方式及控制方式各有不同，具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)計(jì)。下面列舉一些：中央空調(diào)節(jié)能：冷凍泵、冷卻泵、主機(jī)、卻塔風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管等。恒壓供水：水廠一、二級(jí)泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等。鍋爐：引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵等，變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號(hào)由鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給出。

二、整個(gè)閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的組成設(shè)備及其作用

（1）PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列。由CPU224XP、DI/DO模塊、AI/AO模塊組成。PLC作為控制單元，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面：一是完成對(duì)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換。二是完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運(yùn)算。三是向觸摸屏提供所采集及處理的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的各種指令。四是將PID運(yùn)算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號(hào)。五是通過(guò)通信電纜及USS4協(xié)議完成對(duì)變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫(xiě)及控制。（2）觸摸屏采用

SIEMENS公司MP370。其主要作用如下：一是可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。二是通過(guò)觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù)，再通過(guò)PLC完成對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備的控制。三是可做成多幅多種監(jiān)控畫(huà)面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤(pán)及顯示記錄儀表等，且功能更加強(qiáng)大。（3）變頻器。采用SIEMENS公司440系列，通過(guò)USS4協(xié)議可由觸摸屏通過(guò)PLC設(shè)置其內(nèi)部的部分參數(shù)，根據(jù)PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（模擬量）值調(diào)節(jié)水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)反饋到PLC。（4）壓力、溫度等傳感器。將被控制系統(tǒng)（水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng)）的實(shí)際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號(hào)上傳至PLC。（5）電氣元件。給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅(qū)動(dòng)等。

三、觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)

（1）主畫(huà)面的設(shè)計(jì)。一般的，可用歡迎畫(huà)面或被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫(huà)面作為主畫(huà)面，該畫(huà)面可進(jìn)入到各分畫(huà)面。各分畫(huà)面均能一步返回主畫(huà)面。（2）控制畫(huà)面的設(shè)計(jì)。該種畫(huà)面主要用來(lái)控制被控設(shè)備的啟停及顯示變頻器內(nèi)部的參數(shù)，也可將變頻器參數(shù)的設(shè)定做在其中。該種畫(huà)面的數(shù)量在觸摸屏畫(huà)面中占的最多，其具體畫(huà)面數(shù)量由實(shí)際被控設(shè)備決定。（3）參數(shù)設(shè)置頁(yè)面的設(shè)計(jì)。（4）實(shí)時(shí)趨勢(shì)頁(yè)面的設(shè)計(jì)。該畫(huà)面主要是以曲線記錄的形式來(lái)顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)（如輸出頻率）等的實(shí)時(shí)狀態(tài)。（5）信息記錄頁(yè)面的設(shè)計(jì)。該畫(huà)面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過(guò)載、數(shù)值超范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫(huà)面還可記錄各設(shè)備啟停操作，作為憑證。（6）節(jié)能畫(huà)面的設(shè)計(jì)。該畫(huà)面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實(shí)時(shí)節(jié)電狀態(tài)，以便向用戶(hù)展示變頻節(jié)能的好處，也可用來(lái)與其它的節(jié)電測(cè)量作比較。

四、PLC程序設(shè)計(jì)

（1）邏輯功能的設(shè)計(jì)。這部分程序主要是完成各變頻器、水泵（或風(fēng)機(jī)）的啟動(dòng)停止、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖及自動(dòng)投切等等功能，一般在離線狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的測(cè)試。（2）PID功能的設(shè)計(jì)。通過(guò)S7-200中的PID向?qū)Э赏瓿蒔ID調(diào)節(jié)程序，具體應(yīng)用時(shí)需根據(jù)實(shí)際被控設(shè)備及采樣設(shè)備決定其配置。（3）采樣程序的設(shè)計(jì)。采樣元件使用標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)，應(yīng)注意采樣A/D轉(zhuǎn)換后的具體數(shù)據(jù)是否與PID及顯示等程序配套，實(shí)際制做時(shí)還應(yīng)考慮采樣是多路且相關(guān)聯(lián)的情況。（4）PLC與變頻器通信程序的設(shè)計(jì)。SIEMENS S7-200PLC與SIEMENS 430等變頻器的通信一般使用USS4協(xié)議程序來(lái)完成，該程序的主要目的是監(jiān)控變頻器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。（5）其它輔助程序的設(shè)計(jì)。PLC程序在實(shí)際編程過(guò)程中，需考慮對(duì)一些程序進(jìn)行修補(bǔ)，盡量減少程序漏洞，反復(fù)推敲，不斷的總結(jié)完善。

在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中采用觸摸屏，可以使用戶(hù)簡(jiǎn)單直觀監(jiān)控整個(gè)中央空調(diào)變頻節(jié)能系統(tǒng)及與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備和系統(tǒng)，提高了整個(gè)被控系統(tǒng)以及企業(yè)的自動(dòng)化程度和硬件檔次。隨著微電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，觸摸屏本身的成本也在不斷的降低，再與PLC在系統(tǒng)中使用，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)被控系統(tǒng)自動(dòng)化程度的質(zhì)的飛躍，這必將使觸摸屏與PLC被更多的應(yīng)用在未來(lái)的各種生產(chǎn)系統(tǒng)中，并成為自動(dòng)化控制發(fā)展的一個(gè)亮點(diǎn)。