摘 要：在實(shí)現(xiàn)PLC結(jié)合觸摸屏合理配置的過(guò)程中，才能夠提高設(shè)備控制能效?；诳茖W(xué)合理PLC觸摸屏配置中，使設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中更加的穩(wěn)定，并且保證設(shè)備運(yùn)行性能更加的可靠，從而促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)。本文對(duì)于其中設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的PLC觸摸屏配置實(shí)現(xiàn)分析，設(shè)計(jì)PLC結(jié)合觸摸屏的配置方案，從而能夠充分發(fā)揮生產(chǎn)領(lǐng)域中機(jī)械設(shè)備優(yōu)越性能，提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：觸摸屏；PLC；起重設(shè)備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.136

使用可編程控制器能夠使控制系統(tǒng)可靠性控制精度得到提高，還能夠增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。另外，使用觸摸屏也能夠?yàn)檎w控制系統(tǒng)提供良好人機(jī)操作界面，所以兩者聯(lián)合能夠廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中的各領(lǐng)域中。起重機(jī)的工作強(qiáng)度較大，而且使用較為頻繁。傳統(tǒng)起重機(jī)的串電阻調(diào)速方式中具有一些缺點(diǎn)，比如調(diào)速范圍較窄、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較小等。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)在不斷的發(fā)展，從而促進(jìn)了觸摸屏、PLC技術(shù)的發(fā)展[1]。基于此，本文就將PLC和觸摸屏為基礎(chǔ)，分析兩者結(jié)合在起重設(shè)備中的使用。

1 觸摸屏結(jié)合PLC配置方案的優(yōu)勢(shì)

觸摸屏指的是一種添加在顯示器表面的介質(zhì)，機(jī)械設(shè)備操作人員能夠直接利用手指在屏幕中點(diǎn)觸進(jìn)行操作，不需要利用計(jì)算機(jī)設(shè)備查詢及數(shù)據(jù)整理對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行控制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，觸摸屏就是一個(gè)傳感器，其主要包括控制器及檢測(cè)部位，檢測(cè)部位在顯示器表面設(shè)置，其主要目的就是對(duì)操作人員觸摸位置進(jìn)行感應(yīng)，之后顯示器就會(huì)將觸摸信號(hào)到觸摸控制器中傳輸，利用觸摸控制器使接收的操作信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，從而朝著相應(yīng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，然后傳輸?shù)较到y(tǒng)CPU中，利用CPU中的編程程序進(jìn)行處理并發(fā)送命令信息，機(jī)械設(shè)備就會(huì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作指令的執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備命令運(yùn)轉(zhuǎn)方式。PLC結(jié)合觸摸屏的標(biāo)準(zhǔn)配置方案就是：通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓力變送器、開(kāi)度荷重綜合儀表輸出、行程開(kāi)關(guān)量、電路檢測(cè)反饋開(kāi)關(guān)量等相應(yīng)的模擬量輸入信號(hào)和數(shù)字量輸入信號(hào)，調(diào)節(jié)并控制模擬量實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出，電機(jī)控制等相應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)輸出及PLC輸入輸出模塊相互連接，PLC和觸摸屏能夠利用以太網(wǎng)和上層控制系統(tǒng)相互控制[2]。

2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖1為起重設(shè)備的結(jié)構(gòu)，其中控制系統(tǒng)中通過(guò)變頻器通訊功能實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，利用觸摸操作對(duì)PLC內(nèi)部位狀態(tài)進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制。通過(guò)觸摸庫(kù)中利用一條數(shù)據(jù)傳輸線和對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)、指示燈信號(hào)以及數(shù)據(jù)信號(hào)和PLC的相互連接。此設(shè)備使用兩套控制系統(tǒng)，使控制元件的數(shù)量提高了一倍，控制柜的體系比較大，配線較多。使用觸摸屏之后，能夠使原本控制面板中的指示燈、開(kāi)關(guān)等整體到觸摸屏中移動(dòng)，從而有效節(jié)約和輸入、輸出相互對(duì)應(yīng)PLC的數(shù)量，還能夠降低其規(guī)模，節(jié)約傳統(tǒng)面板中的按鍵、開(kāi)關(guān)及指示燈，從而縮小控制柜體積，降低配線，方便安裝及調(diào)試[3]。

觸摸屏也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的控制及顯示，節(jié)省傳統(tǒng)儀表、儀器的數(shù)量。另外，觸摸屏自身還具備數(shù)據(jù)運(yùn)算的功能，輕松實(shí)現(xiàn)原本通過(guò)PLC進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，降低PLC的程序負(fù)擔(dān)，從而加快程序運(yùn)行的時(shí)間。圖2為數(shù)據(jù)顯示的畫(huà)面。

3 軟件的設(shè)計(jì)

3.1 軟件的功能

通過(guò)設(shè)備工藝流程，將PLC程序以動(dòng)作的功能劃分成為多個(gè)模塊，在不同模塊出口實(shí)現(xiàn)動(dòng)作完成標(biāo)志位的設(shè)置，主系統(tǒng)對(duì)標(biāo)志位狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)合機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳感器的檢測(cè)及判斷，調(diào)用其他的子系統(tǒng)，以此能夠避免運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)干涉的情況，協(xié)調(diào)設(shè)備的整體運(yùn)動(dòng)。程序一般包括主程序、起升機(jī)構(gòu)子程序、行走機(jī)構(gòu)子程序、數(shù)據(jù)通信子程序、模擬量采集子程序、判斷子程序、故障中斷程序、信息顯示等模塊[4]。

3.2 操作控制編程

利用觸摸屏對(duì)設(shè)備中所有操作控制實(shí)現(xiàn)，TP7觸摸屏組態(tài)軟件中的圖像庫(kù)較為豐富，利用帶指示燈的交替型按鈕實(shí)現(xiàn)編程，在按鈕按下或者抬起的時(shí)候，能夠設(shè)置PLC中對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)的高低電平位置，以此使PLC實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，還能夠讀取設(shè)備動(dòng)作傳感器信號(hào)，將其作為指示燈輸出。由于觸摸屏具有組態(tài)軟件支持，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)多頁(yè)面切換功能。那么能夠有效實(shí)現(xiàn)各按鈕操作，而且頁(yè)面較為美觀[5]。

3.3 使用故障編碼

設(shè)備某部件在運(yùn)行過(guò)程中受到阻礙，或者在工作過(guò)程中的元件沒(méi)有及時(shí)跟上，那么程序就會(huì)通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)位置的傳感器信號(hào)，并且計(jì)時(shí)規(guī)定動(dòng)作的到位時(shí)間，如果超出時(shí)間的范圍不能夠得到下一個(gè)動(dòng)作的信號(hào)，就表示其出現(xiàn)故障，此種工作是利用動(dòng)作超時(shí)判斷子程序進(jìn)行處理的。在處理故障信息的過(guò)程中利用故障編碼及排隊(duì)等技術(shù)，首先將ASC碼充分的展現(xiàn)出來(lái)，在故障出現(xiàn)的時(shí)候，利用PLC編程中的字傳輸指令對(duì)編碼進(jìn)行傳輸。觸摸屏端編程利用信息列表空間，能夠?qū)⒕幋a值中的故障信息進(jìn)行展現(xiàn)。

另外，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或者多個(gè)故障時(shí)，將PLC程序作為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)順序執(zhí)行，觸摸屏屏幕中只能夠展現(xiàn)最后的執(zhí)行指令編碼故障。那么，通過(guò)故障急緩程度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，對(duì)緊要的故障進(jìn)行判斷，安排最后一條指令，以此進(jìn)行前推。在出現(xiàn)多故障時(shí)，就會(huì)展現(xiàn)最高級(jí)別故障信息。在對(duì)緊急故障進(jìn)行處理的過(guò)程中，會(huì)將次一級(jí)故障信息自動(dòng)的展現(xiàn)。在設(shè)備沒(méi)有故障的時(shí)候，就會(huì)將優(yōu)先級(jí)最低信息進(jìn)行展現(xiàn)，也就是設(shè)備正常運(yùn)行[6]。

3.4 展現(xiàn)報(bào)警畫(huà)面故障

在設(shè)備控制的過(guò)程中，要能夠解決多種隨機(jī)出現(xiàn)的異常情況，在此異常情況中，部分需要緊急處理及報(bào)警故障，使控制系統(tǒng)能夠通過(guò)觸摸屏屏幕盡量指出故障點(diǎn)，從而使操作人員能夠?qū)⒐收霞皶r(shí)的排除。觸摸屏能夠?qū)Υ罅侩S機(jī)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，如果出現(xiàn)設(shè)備異常，可迅速的尋找和其相對(duì)應(yīng)的故障內(nèi)容，在調(diào)出之后展現(xiàn)在觸摸屏中，并且提醒督促操作人員干預(yù)，及時(shí)將故障排除。圖3為報(bào)警窗口和故障處理梯形圖，產(chǎn)生的報(bào)警可在窗口中尋找發(fā)生故障的時(shí)間和原因，操作人員將其作為基礎(chǔ)對(duì)故障進(jìn)行排除[7]。

3.5 觸摸屏變動(dòng)參數(shù)輸入口設(shè)計(jì)

在實(shí)際使用起動(dòng)設(shè)備的過(guò)程中，遇到不同的工況時(shí)，對(duì)于設(shè)備的起升高度可能有不同的要求，必須通過(guò)電腦設(shè)備連接PLC，在編程軟件中改變其對(duì)應(yīng)參數(shù)，此種方式比較繁瑣。現(xiàn)如今，通過(guò)觸摸屏和PLC的連接，可以實(shí)現(xiàn)在觸摸屏的界面上進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，方便快捷又不要求太高難度的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提升了普通用戶的使用體驗(yàn)。

在PLC程序中設(shè)置一個(gè)可讀可寫(xiě)的全局變量VD，用來(lái)作為起升高度的設(shè)定值。同時(shí)在觸摸屏的編程界面中設(shè)置一個(gè)可寫(xiě)的數(shù)據(jù)輸入框，并將框內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容（十進(jìn)制的高度）換算成一個(gè)雙字長(zhǎng)度的二進(jìn)制數(shù)據(jù)VD01，通過(guò)觸摸屏和PLC的數(shù)據(jù)連接，將值VD01從觸摸屏中傳輸?shù)絇LC中的變量VD02，然后將二進(jìn)制VD02換算成十進(jìn)制的高度值（單位可選米/毫米）并賦值給全局變量VD。即可實(shí)現(xiàn)通過(guò)觸摸屏來(lái)修改PLC內(nèi)部程序中的參數(shù)值。

3.6 輸出控制的設(shè)計(jì)

輸出控制指的是電磁制動(dòng)器控制、小車(chē)電動(dòng)機(jī)控制、升降機(jī)控制、大車(chē)電動(dòng)機(jī)控制等。在起重機(jī)作業(yè)的過(guò)程中，要注意溜鉤的情況。一般劃分溜鉤包括兩種，分別為重物懸空啟動(dòng)及懸停的過(guò)程。（1）在重物懸停的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)停止頻率的設(shè)置，如果變頻器工作頻率比這個(gè)頻率要低，那么就要通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出，對(duì)電磁制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)運(yùn)行指令的發(fā)送，通過(guò)一段時(shí)間延遲之后，電磁制動(dòng)器就能夠?qū)⒅匚锉ё。⑶医档妥冾l器頻率成為0。（2）在重物懸空時(shí)再啟動(dòng)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)上升啟動(dòng)頻率的設(shè)置，同樣使變頻器工作頻率滿足此數(shù)值的時(shí)候就會(huì)停止上升，依然從變頻器中實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出，將運(yùn)行指令發(fā)送到電磁制動(dòng)器中，在此過(guò)程中也具有一段時(shí)間延遲，然后電磁制動(dòng)器將重物松開(kāi)，變頻器的工作頻率再繼續(xù)升高，直到滿足工作需要頻率[8]。調(diào)控過(guò)程的主要目的就是先低頻率供電使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁產(chǎn)生向上的力矩，力矩足夠后再打開(kāi)制動(dòng)器，保證重物不會(huì)在松開(kāi)抱閘制動(dòng)器的瞬間因?yàn)樽灾囟禄?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

在起重設(shè)備中使用PLC結(jié)合觸摸屏技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)操作及控制一元化。利用屏幕實(shí)現(xiàn)功能操作，改編程序就能夠添加觸摸鍵，擴(kuò)展其中的功能。另外，還能夠解決傳統(tǒng)添加開(kāi)關(guān)破壞整個(gè)控制面板格局的問(wèn)題，提高控制的靈活度。工作人員還能夠充分發(fā)揮多技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使用觸摸屏軟件資源，創(chuàng)建具有吸引力及簡(jiǎn)潔的屏幕畫(huà)面對(duì)操作人員進(jìn)行感染。在實(shí)際使用的過(guò)程中具有良好的效果，能夠有效節(jié)約大量指示燈、現(xiàn)場(chǎng)按鈕等易損器件，簡(jiǎn)化連線，提高系統(tǒng)的可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：鄧?yán)枥瑁?983-），女，湖北人，本科，學(xué)士，電氣技術(shù)工程師，主要從事水利水電起重設(shè)備電氣自動(dòng)控制設(shè)計(jì)。