吳金偉

可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller，縮寫PLC），是隨著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的需要，產(chǎn)生、發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。本文著重討論如何運用PLC可編程控制技術(shù)與觸摸屏應(yīng)用技術(shù)，研制一臺可靠性高、易維護(hù)，重量輕的便攜式測試設(shè)備。

PLC簡介

PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以在工業(yè)控制方面，它具有繼電器控制或通用計算機所無法比擬的特點。具體表現(xiàn)在它具有可靠性高抗干擾能力強，硬件配套齊全、功能完善，適用性強，易于安裝、調(diào)試、維修，體積小、重量輕，面向控制過程的編程語言，清晰直觀，容易掌握等特點。其次，傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而PLC既可進(jìn)行開關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分級控制。PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點區(qū)別：

組成的器件不同

繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而PC則是由許多“軟繼電器”組成。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強的抗干擾能力，但其用了大量的機械觸點，因物理性能疲勞，塵埃的隔離性及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。PLC采用無機械觸點的邏輯運算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運算器完成，故壽命長、可靠性高。

觸點的數(shù)量不同

繼電器的觸點數(shù)較少，一般只有48對，而“軟繼電器”可供編程的觸點數(shù)有無限對。

控制方法不同

繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。PLC 控制功能是通過軟件編程來實現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。

工作方式不同

在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)，在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個“軟繼電器”都受制約接通的時間是短暫的。

系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)需求，我們需選用至少有21路輸入控制口、30路輸出控制口且輸出回路為繼電器輸出的PLC作為主控單元，以實現(xiàn)對機載告警系統(tǒng)告警信號的單路測試自檢測試及自動測試，為此我們選用了日本三菱公司FX2N-64MR-001型PLC，它具有32路輸入32路輸出口。由于FX2N系列PLC的輸入電流是DC24V7mA，使其0N時需要4.5mA以上，使其OFF時，需要1.5mA以下，所以需將控制盒輸出的正信號轉(zhuǎn)換為負(fù)信號后方可接入PLC輸入口進(jìn)行回采頻率參數(shù)中警告級的音頻為調(diào)制信號，需要采用解包絡(luò)技術(shù)將低頻信號與1200Hz的高頻信號分離。故硬件電路可分為PLC主控硬件電路、輸入接口的調(diào)理電路及解包絡(luò)電路。

電源

我們選用了航天長峰朝陽電源有限公司4NIC-QQ經(jīng)濟型輕系列開關(guān)電源，該電源具有低噪音、高效率、性價比高、體積小、重量輕等特點;該電源在測試設(shè)備中的主要作用：為被測產(chǎn)品提供電源和信號電壓。

PLC

我們選擇了FX2N-64MR-001型PLC。FX2N-64MR-001型PLC的參數(shù)：市電輸入，24V輸出;I/O總數(shù)為64路;內(nèi)置式24V直流電源，24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器、觸摸屏或其它元件。

觸摸屏

觸摸屏采用臺灣威綸通MT6070iH，主要參數(shù)：電源輸入為（24±20%）V，400 MHZ CPU.64MB內(nèi)存：顯示尺寸為7寸;2個C0M端口，1個USB2.0接口，1個USB下載線接口

其主要作用如下：1.可實時顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài);2.通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù)，再通過PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制。

輸入接口的調(diào)理電路

產(chǎn)品的輸出信號的電壓在不工作時有兩種，一種為27V正電壓、一種為0V低電壓，F(xiàn)X2N系列PLC的輸入電流是由可編程控制器內(nèi)部的DC24V電源供給的。因此，用外部電源驅(qū)動光電開關(guān)等傳感器時，該外部電源的電壓應(yīng)為24V±4V，傳感器的輸出晶體管應(yīng)為NPN開集電極。

解包絡(luò)電路

解包絡(luò)電路主要由光耦隔離電路、與非施密特觸發(fā)器、可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等組成。

觸摸屏的軟件設(shè)計

在計算機上通過EB8000專用軟件，建立工程文件進(jìn)行畫面設(shè)計，可通過離線模擬或在線模擬進(jìn)行調(diào)試，合格后通過專用USB下載線到觸摸屏中。

PLC程序設(shè)計

該測試設(shè)備的PLC程序由GX- Developer專用編程軟件進(jìn)行設(shè)計，然后通過編程電腦下載到PLC進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試，合格后即可使用。

本測試系統(tǒng)的觸摸屏中各傳感器信號測試開關(guān)按鈕按下后，PLC中的中間繼電器通過與觸摸屏的關(guān)聯(lián)，就可以控制PC的輸出繼電器從而給產(chǎn)品加載模擬信號，達(dá)到測試要求。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

我們采用了一個便攜式、帶提手的儀表機箱。觸摸屏和電壓、電流表安裝在前面板上便于觸摸屏的使用：測試接口被安裝在后面板上，通過測試電纜和待測成件相連，機箱內(nèi)部只有一體化電源、PLC以及內(nèi)部電纜，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。

在產(chǎn)品測試設(shè)備中采用PLC與觸摸屏，提高了整個系統(tǒng)的自動化程度和硬件檔次，由于整個測試設(shè)備的硬件簡單，所以維護(hù)起來很方便，該測試設(shè)備還具有性能可靠、界面友好和系統(tǒng)可擴展的特點，只需要對軟件進(jìn)行適當(dāng)?shù)母木涂梢詽M足其他型號產(chǎn)品的測試，通過PLC在產(chǎn)品測試設(shè)備中應(yīng)用的研究，也使我們對觸摸屏與PLC控制系統(tǒng)更加了解。

（作者單位：航空工業(yè)洪都制造工程部）

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張運剛等著.從入門到精通——三菱FX2N ?PLC技術(shù)與應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2007.