笪月君

(鎮(zhèn)江四洋電器有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

人機(jī)界面最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與圖形顯示及人機(jī)對話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實(shí)時(shí)通訊等多個(gè)任務(wù)可在同一臺觸摸屏上同時(shí)運(yùn)行。自動化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在觸摸屏中只需填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，再利用圖形功能把被控對象，如:壓力、趨勢曲線、報(bào)表等形象地畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。

1 控制系統(tǒng)組成

本控制系統(tǒng)主要有觸摸控制屏、可編程控制器(PLC)、傳感器等組成，如圖1所示。按觸摸控制屏可進(jìn)入操作界面或監(jiān)視界面，并自動接入程序控制部分，同時(shí)系統(tǒng)中接入各種信號，顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果觸摸控制屏損壞，可通過外圍的相應(yīng)的按鈕來控制系統(tǒng)正常工作。

圖1 平衡泡沫滅火裝置控制系統(tǒng)示意圖

平衡泡沫滅火裝置控制系統(tǒng)由2路電源控制單元、2個(gè)泡沫泵控制單元、6個(gè)電動閥控制單元、PLC程序控制單元、觸摸屏、傳感器等組成。

6只電動閥直接提供AC380 V電源，通過觸點(diǎn)信號對電動閥進(jìn)行開啟或關(guān)閉控制。開啟或關(guān)閉到位后，電動閥會返回“開啟到位”或“關(guān)閉到位”觸點(diǎn)信號給控制柜。當(dāng)電動閥發(fā)生故障后，電動閥會返回“故障”信號給控制柜，由PLC對電動閥進(jìn)行控制。

屏上顯示2只泡沫泵和主泡沫液電動閥、備泡沫液電動閥、主進(jìn)水電動閥、備進(jìn)水電動閥、主出液電動閥、備出液電動閥共6只閥的狀態(tài)指示。屏上有“開/關(guān)”按鈕，對2只泡沫泵進(jìn)行啟動、停止操作，對6只電動閥進(jìn)行開啟、關(guān)閉操作，按一下為開啟，再按一下為關(guān)閉操作;有“順序啟動”、“停止”觸摸按鈕;有罐液位、進(jìn)口壓力、出口壓力指示;并有手動/自動狀態(tài)指示、主系統(tǒng)優(yōu)先/備系統(tǒng)優(yōu)先狀態(tài)指示。觸摸屏界面如圖2所示。

圖2 觸摸屏界面示意圖

2 控制系統(tǒng)PLC的I/O分配與外圍接線圖

控制系統(tǒng)采用西門子S7－200系列的PLC作為控制單元，輸入既有開關(guān)量信號又有模擬量信號，輸出為繼電器型。系統(tǒng)中輸出、輸入通道與外部設(shè)備對應(yīng)連接情況見表1。根據(jù)控制要求及表1(部分示意)分配，其控制系統(tǒng)圖見圖3(部分示意)。

圖3 控制系統(tǒng)PLC外圍接線圖

表1 控制系統(tǒng)PLC的I/O分配

3 控制系統(tǒng)PLC及觸摸屏接口連接和設(shè)置

PLC系統(tǒng)有CPU、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊組成。CPU配置2只RS485通訊接口(PORT0和PORT1)。PORT0接口用于與觸摸屏通訊，波特率為19200 kHZ。PORT1接口用于送泵和閥的狀態(tài)信號及罐液位、進(jìn)口壓力、出口壓力指示給控制中心，采用RS485 modbus通訊方式，波特率為19200 kHz。觸摸屏為WINDOWS ME操作系統(tǒng)，通電后不需任何操作，啟動成功后直接進(jìn)入平衡泡沫滅火裝置系統(tǒng)。觸摸屏與PLC通過RS485通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通訊速度快且穩(wěn)定。

4 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC控制程序設(shè)計(jì)分為手動和自動兩種控制，在設(shè)計(jì)時(shí)明確了各步間的關(guān)系，使程序結(jié)構(gòu)簡潔清晰。圖4為控制系統(tǒng)模擬量部分程序。

圖4 控制系統(tǒng)模擬量部分程序

5 控制系統(tǒng)工作流程

控制系統(tǒng)分為手動和自動兩種控制方式，其工作流程如下:

當(dāng)“手/自動”旋鈕打到手動 狀態(tài)時(shí)，自動控制信號不起作用。柜子面板上的啟動、停止按鈕或屏上的“開/關(guān)”觸摸按鈕能單獨(dú)對每臺泵或每只閥進(jìn)行單獨(dú)操作。

當(dāng)按下柜子上或屏上“順序啟動”按鈕后，若“主/備系統(tǒng)優(yōu)先”旋鈕處于主優(yōu)先時(shí)，主泡沫泵和主泡沫液電動閥立刻啟動，30 s后主進(jìn)水電動閥和主出液電動閥開啟。當(dāng)主泵和主閥任一出現(xiàn)故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是主系統(tǒng)故障，會立刻轉(zhuǎn)到備用系統(tǒng)，同時(shí)送故障信號給控制中心，啟動順序和主系統(tǒng)一樣。但備泵和備閥任一出現(xiàn)故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是備系統(tǒng)故障，系統(tǒng)停止，同時(shí)送故障信號給控制中心。

當(dāng)按下柜子上或屏上“順序啟動”按鈕后，若“主/備系統(tǒng)優(yōu)先”旋鈕處于備優(yōu)先時(shí)，備泡沫泵和備泡沫液電動閥立刻啟動，30 s后備進(jìn)水電動閥和備出液電動閥開啟，當(dāng)備泵和備閥任一出現(xiàn)故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是備系統(tǒng)故障，會立刻轉(zhuǎn)到主系統(tǒng)，同時(shí)送故障信號給控制中心，啟動順序和備系統(tǒng)一樣。但主泵和主閥任一出現(xiàn)故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是主系統(tǒng)故障，系統(tǒng)停止，同時(shí)送故障信號給控制中心。順序啟動時(shí)泵和閥的單獨(dú)操作按鈕不起作用。任何情況下按柜子上的停止按鈕或屏上的觸摸按鈕，泵單元若是運(yùn)行的，會停止;閥單元若不是關(guān)閉到位的，會關(guān)閉直到關(guān)閉到位。

當(dāng)“手/自動”旋鈕打到自動狀態(tài)時(shí)，手動操作單個(gè)泵或閥及順序啟動按鈕不起作用。通過控制中心送到柜子的自動控制信號來控制系統(tǒng)，啟動順序與順序啟動的順序是一樣的。

6 結(jié)語

某消防船上實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明:采用觸摸屏與PLC控制克服了傳統(tǒng)的繼電器接線及修改帶來的煩惱，具有可靠、直觀、自動化程度高等特點(diǎn)。運(yùn)用觸摸屏智能操作及顯示與PLC采用這個(gè)系統(tǒng)，其穩(wěn)定性好、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、精確度高。

［1］宋伯生.可編程控制及編程［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］王當(dāng)利.船舶防火與滅火［M］.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2008.

［3］阮友得.電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教材［M］.北京:人民郵電出版社，2006.

［4］胡壽松.自動控制原理［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1994.