一、觸摸屏介紹
1. 簡(jiǎn)介
觸摸式工業(yè)圖形顯示器（簡(jiǎn)稱觸摸屏）是一種連接人類和機(jī)器（主要為 PLC ）的人機(jī)界面（國(guó)外稱為 HMI 或 MMI ），被稱為 PLC 的臉面。它是替代傳統(tǒng)控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器?？捎糜趨?shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、以曲線、動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制過(guò)程，并可簡(jiǎn)化 PLC 的控制程序。
比之模擬儀表、操作臺(tái)控制的優(yōu)點(diǎn)：
? 體積變小，幾乎不占空間；
? 連線簡(jiǎn)單化。

2. 觸摸屏的主要作用
監(jiān)視：以數(shù)據(jù)、曲線、圖形、動(dòng)畫等各種形式來(lái)反映 PLC 內(nèi)部位狀態(tài)，存儲(chǔ)器數(shù)值，從而直觀反應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)的流程、走向。
控制：可以通過(guò)觸摸操作改變PLC內(nèi)部位狀態(tài)，存儲(chǔ)器數(shù)值，從而參與過(guò)程控制。

3.觸摸屏主要功能
? 以動(dòng)畫形式表現(xiàn)控制過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)工況圖、流程圖，設(shè)備由靜態(tài)到運(yùn)行，畫面模擬動(dòng)畫顯示；
? 離散點(diǎn)的 ON/OFF 表示；可實(shí)現(xiàn)管道、閥門、指示燈的顏色變化，電氣開(kāi)關(guān)閘的開(kāi)合、檔板的開(kāi)關(guān)、多選一開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)等；
? 參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示；可設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格，制作操作面板的象；
? 棒圖、（半）餅圖、容器圖、趨勢(shì)圖及各種儀表表示；可制作操作面板的象，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)量值、液體深度的變化；模擬表頭指針或游標(biāo)的移動(dòng)等；

? 各種報(bào)警動(dòng)作：生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，自動(dòng)報(bào)警并用文字顯示故障類型，畫面同時(shí)自動(dòng)切換至故障所在的流程畫面；
? 可進(jìn)行報(bào)表打?。ǚ瞧聊挥部截悾?、報(bào)警信息打印，打印時(shí)序可由用戶確定；可連 CCTV 監(jiān)視頭（ NTSC 制式），顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息；
? 把原來(lái)的開(kāi)關(guān)、指示燈等移到觸摸屏上，則可省去 PLC 上原來(lái)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)、指示燈等的輸入輸出點(diǎn)，從而可減小 PLC 系統(tǒng)的規(guī)模；
? 權(quán)限管理：操作員只有在開(kāi)機(jī)時(shí)輸入正確的登陸密碼后，觸摸屏才能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

4.觸摸屏在惡劣條件下使用特點(diǎn)
? 防塵、抗震
? 防水、防電磁

二、可編程序控制器（ PLC ）在攪拌控制中的應(yīng)用特點(diǎn)
? 可靠性高 PLC 在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它可直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠的工作，防磁，抗震，防塵。
? 編程簡(jiǎn)單、容易掌握。
? 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活 攪拌中心控制室的 PLC 系統(tǒng)可同時(shí)控制攪拌附屬設(shè)備如：攪拌的骨料上料皮帶、水泥及粉煤灰的脈沖控制系統(tǒng)。
? 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試方便，工作量少。
? 功能強(qiáng)大 PLC 具有開(kāi)關(guān)量輸入 / 輸出，模擬量輸入 / 輸出，大量的內(nèi)部中間繼電器，時(shí)間繼電器，特殊繼電器，數(shù)據(jù)寄存器，可進(jìn)行邏輯控制、數(shù)據(jù)處理、模擬量處理。

三、觸摸屏和PLC在攪拌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
1. 數(shù)據(jù)流程
在這套控制系統(tǒng)中，觸摸屏主要是發(fā)揮工業(yè)流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示、資料存儲(chǔ)、打印、生產(chǎn)管理、發(fā)布生產(chǎn)操作命令的作用，它并不參與過(guò)程控制， PLC 主要是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息,及時(shí)向觸摸屏傳送各類生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)如：配料門的限位、攪拌機(jī)的狀態(tài)、各稱量斗的傳感信號(hào)，操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)等，使觸摸屏能以生動(dòng)形象的動(dòng)畫形式及時(shí)顯示出來(lái)， PLC 根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果和觸摸屏發(fā)布的指令來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

2. 系統(tǒng)配置框

3. 系統(tǒng)主要構(gòu)成
(1) 觸摸屏：

采用天津羅升公司PWS6600系列觸摸屏，它負(fù)責(zé)處理現(xiàn)場(chǎng)與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面，使操作員通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的當(dāng)前值以及是否有故障報(bào)警發(fā)生，并可對(duì)工藝生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，觸摸屏本身具有“配方”功能，通過(guò)其內(nèi)部的宏指令可以將不同產(chǎn)品的不同工藝配方存儲(chǔ)在其中，隨時(shí)調(diào)用，大大節(jié)提高工作效率，它可以與近 30 個(gè)廠家的PLC通訊，兼容性極強(qiáng)，而且還可以和計(jì)算機(jī)通訊（開(kāi)放式通訊協(xié)議），基于 bbbbbbs98/2000/XP 操作平臺(tái)下的專用組態(tài)軟件，界面友好直觀，易學(xué)易用，大大節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。具有RS232/422/485通訊口，方便于連接其它廠家的PLC及外設(shè)產(chǎn)品（如：條形碼、存儲(chǔ)卡、變頻器、個(gè)人計(jì)算機(jī)等）。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機(jī)連接實(shí)時(shí)或定時(shí)打印當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)。在編程軟件中選擇好觸摸屏和 PLC型號(hào)后，在其系統(tǒng)設(shè)定中選擇PLC型號(hào)，通訊的波特率為 38400bps ；奇偶校驗(yàn)為奇校驗(yàn)；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8位；停止位1位；通訊方式RS-232。
(2) PLC：

可采用三菱或西門子、歐姆龍等系列產(chǎn)品。
(3) 打印機(jī)：

可采用HP或其他品牌的打印機(jī)。
(4) 觸摸屏軟件：

采用觸摸屏專用的制作軟件 ADP 編程軟件中備有大量的圖形庫(kù)（開(kāi)關(guān)、燈、棒圖等）供選擇，還可以根據(jù)用戶需求編輯所需要的工藝圖形。在編程軟件中可以設(shè)定觸摸屏背光燈的關(guān)閉時(shí)間，節(jié)省其使用壽命。觸摸屏中具有內(nèi)部編程指令 -- 宏命令，可以減輕PLC的編程負(fù)擔(dān)，甚至有些簡(jiǎn)單的設(shè)備中可以取代 PLC ，由觸摸屏編程直接和其它設(shè)備通訊。
(5) PLC 編程軟件：

采用的是三菱的GX編程軟件，用它完成整個(gè)程序的編制、調(diào)試。
(6) 軟起動(dòng)器

4. 觸摸屏+PLC 控制系統(tǒng)參數(shù)
(1) I/O 模塊：采用 DC 輸入輸出，光電和機(jī)械隔離
(2) 配料精度： 水泥 粉狀 水劑：±1% ，砂石骨料：±2%

5. 觸摸屏和 PLC 控制系統(tǒng)的主要功能
? 整個(gè)控制過(guò)程處于中文系統(tǒng)下工作，管理完全漢化；
? 實(shí)現(xiàn)配料，下料，拌和，出砼自動(dòng)控制；
? 拌和時(shí)間，下料順序隨即可調(diào)；
? 配料，下料，拌和動(dòng)態(tài)模擬顯示；
? 系統(tǒng)自動(dòng)校稱；
? 配方可達(dá)200余種；
? I/O 狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)；
? 自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫(kù)，生產(chǎn)流程圖，報(bào)警系統(tǒng)圖，參數(shù)報(bào)表，歷史查詢，報(bào)表制作和打印。

四、下面以某電站 2× 1m3 攪拌為例介紹各方面的制作
1. 系統(tǒng)組成
? 觸摸屏選用 TFT 液晶顯示器
? 可編程序控制器選用三菱FX-2N
? 打印機(jī)選用 HP

2. 附屬設(shè)備
? 強(qiáng)電柜一臺(tái)，主要為各種動(dòng)力設(shè)備提供電源、及各控制電源
? 操作臺(tái)一臺(tái)
? PLC 及放大器柜
? 上料皮帶控制箱
? 傳感器 10 套
? 其他低壓電器

3. 觸摸屏畫面的制作采用
ADP 編輯工具軟件完成。各畫面畫面包括各控制菜單及視頻窗口，首頁(yè)可由相關(guān)單位編寫廣告畫面歡迎詞或系統(tǒng)機(jī)型說(shuō)明。本系統(tǒng)主要包含以下幾項(xiàng)：
在主菜單畫面中設(shè)計(jì)了 9 個(gè)畫面選擇開(kāi)關(guān)，用于打開(kāi) 9 個(gè)不同功能的畫面，畫面分布：
a) 流程控制：在生產(chǎn)過(guò)程中切換到此畫面，用于生產(chǎn)流程監(jiān)控和控制；
b) 重量設(shè)定：主要是用于配方設(shè)定和修改；
c) 時(shí)間設(shè)定：主要是用于攪拌機(jī)攪拌時(shí)間設(shè)定，配料抖動(dòng)時(shí)間及提前量設(shè)定，下料順序時(shí)間參數(shù)設(shè)定；
d) 主控畫面：在進(jìn)行系統(tǒng)校驗(yàn)時(shí)用于主控系統(tǒng)運(yùn)算的基本參數(shù)，這也是程序運(yùn)算的核心，因此為了防止誤修改在標(biāo)定畫面中加入了權(quán)限功能；
e) 狀態(tài)監(jiān)控：真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)的I/O狀態(tài)，利于故障的檢查和排除；
f) 配方：用于存儲(chǔ)配方和調(diào)用配方，在此系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了20個(gè)配方；
g) 數(shù)據(jù)列表：在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)記錄每一循環(huán)的稱量數(shù)據(jù)，便于匯總查詢和打??；
h) 打?。焊鶕?jù)數(shù)據(jù)報(bào)表的內(nèi)容控制打印機(jī)，在本系統(tǒng)中采用的時(shí)針式打印機(jī)；
i) 資料管理：主要是操作使用說(shuō)明以及相關(guān)的接線信息。

在設(shè)計(jì)各畫面控件時(shí)，首先在畫面框中畫出所需要的控件，然后進(jìn)行大小比例調(diào)整，上色，接下來(lái)進(jìn)行屬性連接，畫面上的控件屬性數(shù)據(jù)全部由下位機(jī)PLC提供，所以觸摸屏畫面制作起來(lái)非常方便快捷，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，若需在觸摸屏畫面中增加新的內(nèi)容，如開(kāi)關(guān)、菜單選擇等，只需在設(shè)計(jì)軟件中增加相應(yīng)的項(xiàng)目傳送至觸摸屏即可。
在觸摸屏和PLC進(jìn)行通訊和調(diào)試參數(shù)前，需特別注意以下幾點(diǎn)：
a) 選擇直接傳送方式：選擇直接通訊方式 (選擇PLC類型及對(duì)應(yīng)I/O地址)，該方式下，觸摸屏直接讀取或改寫PLC的數(shù)據(jù)寄存器和繼電器內(nèi)容，這樣可以大大減輕PLC用戶程序的負(fù)擔(dān)。
b) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)：當(dāng)選擇直接傳送方式時(shí)，觸摸屏內(nèi)部寄存器首地址開(kāi)始的數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)寄存器被規(guī)定為系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)完成畫面切換等動(dòng)作，觸摸屏和PLC內(nèi)部占用特定的寄存器區(qū)，完成各種功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)是觸摸屏與PLC交換數(shù)據(jù)的媒體，觸摸屏初始化時(shí)，需確定PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的的起始定義號(hào)。

4. PLC 的程序分三部分設(shè)計(jì)
傳感器模擬量數(shù)據(jù)采集及處理、邏輯控制部分、報(bào)表處理部分。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要隨時(shí)增加 PLC 的功能，如：攪拌樓（站）附屬設(shè)備的控制，皮帶系統(tǒng)和水泥、煤灰脈沖系統(tǒng)等． PLC 實(shí)時(shí)采集傳感稱量值和輸入信號(hào)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后，由輸出模塊控制稱量斗、攪拌機(jī)、螺旋輸送機(jī)的啟停以及報(bào)警等。程序設(shè)計(jì)思想和步驟：
a) 首先要全面了解被控制對(duì)象的機(jī)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程等，并明確動(dòng)作邏輯關(guān)系；

b) 根據(jù)系統(tǒng)功能要求（包括輸入、輸出信號(hào)數(shù)量的多少、性質(zhì)、參數(shù)；選擇 PLC 型號(hào)及各種附加配置，并有規(guī)則、有目的的分配輸入、輸出點(diǎn)； 根據(jù)控制及流程要求，對(duì)應(yīng)輸入、輸出開(kāi)發(fā)相應(yīng)應(yīng)用程序；
c) 同時(shí)連接 PLC 與外部設(shè)備連線，將編制完成的程序?qū)懭隤LC中，模擬工況運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試及修改；
d) 在模擬調(diào)試成功后，接入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制系統(tǒng)中進(jìn)行再次調(diào)試，直至完全通過(guò)為止。FX系列編程工具是bbbbbbS環(huán)境下的PLC編程軟件，利用本軟件可以進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程實(shí)現(xiàn)，編寫注釋說(shuō)明文檔和維護(hù)控制應(yīng)用系統(tǒng)，它可以用兩種方式編程即梯形圖編程和命令語(yǔ)編程，見(jiàn)下圖：

料皮帶由于在配料過(guò)程中頻繁起動(dòng)，所以在這里采用的是軟起動(dòng)器。其目的主要是保護(hù)電機(jī)和機(jī)械，另一方面是防止因頻繁起動(dòng)引起的電網(wǎng)電壓沖擊。

五、結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)由于采用目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有量較高，技術(shù)成熟的羅升公司的人機(jī)界面及FX系統(tǒng)可編程控制器，既使生產(chǎn)過(guò)程中PLC控制系統(tǒng)硬件發(fā)生故障，也可以立即查明原因更換相應(yīng)器件，最大限度的縮小在線維修時(shí)間，另外在這種配置中，當(dāng)觸摸屏因在運(yùn)行中出現(xiàn)意外故障，無(wú)法顯示和監(jiān)控時(shí)，PLC能單獨(dú)完成一系列的工作，互不受影響，這樣是防止當(dāng)人機(jī)界面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，帶來(lái)系統(tǒng)控制失靈。在系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)過(guò)程中，比較多的考慮了用戶的實(shí)際需求，界面操作簡(jiǎn)潔，明了。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程硬件狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，勿需軟件，僅需在線進(jìn)行簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)定既可，系統(tǒng)維護(hù)性強(qiáng)。

本文介紹了三菱FX1N系列PLC等工控產(chǎn)品在流延成型線中的應(yīng)用，詳細(xì)分析了FX1N系列PLC脈沖輸出指令在定位控制的工作特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：FX1N系列PLC 流延成型線

一、概述
流延成型線是在電子元器件制造行業(yè)中一種很重要的工藝設(shè)備，它對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性、安全性及故障處理等方面的要求很嚴(yán)格，控制系統(tǒng)同時(shí)有速度和位置控制方面的要求。我們開(kāi)發(fā)的由三菱FX1N系列PLC、MR-J2S伺服系統(tǒng)、E520變頻器組成的控制系統(tǒng)很好地滿足了流延成型線的工藝要求。

二、流延成型線結(jié)構(gòu)

流延成型線結(jié)構(gòu)主要由基板傳動(dòng)線、流延機(jī)構(gòu)、滑塊機(jī)構(gòu)、烘箱設(shè)備、冷卻設(shè)備組成。

基板傳送線：把處理后的基板傳送到烘干設(shè)備和冷卻設(shè)備。
滑塊機(jī)構(gòu)：滑塊機(jī)構(gòu)是用真空吸盤吸住基板從送板處平穩(wěn)地以一定速度把基板運(yùn)送到接板處的結(jié)構(gòu)。
流延設(shè)備、烘干設(shè)備、冷卻設(shè)備的控制與基板傳送線、滑塊機(jī)構(gòu)的控制分開(kāi)單獨(dú)控制。

二、流延工藝原理
基板傳送線在系統(tǒng)啟動(dòng)后一直運(yùn)行，流延設(shè)備、烘干設(shè)備、冷卻設(shè)備等在系統(tǒng)啟動(dòng)后獨(dú)立工作。
當(dāng)基板在傳送線上傳送到送板處，來(lái)板傳感器感應(yīng)到有板信號(hào)，延時(shí)后旋轉(zhuǎn)汽缸旋轉(zhuǎn)擺臂抬起到水平位置，真空發(fā)生器開(kāi)啟，當(dāng)真空感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到壓力吸盤壓力降到設(shè)定值，且接板處基板已離去，滑塊按預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，真空發(fā)生器關(guān)閉，吸盤松開(kāi)，擺臂回到原始位置，然后滑塊后退到起始點(diǎn)等待，如送板處感應(yīng)到基板信號(hào)，滑塊循環(huán)執(zhí)行下一運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

三、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1．基板傳送線采用4臺(tái)三菱E520系列變頻器拖動(dòng)普通三相異步電機(jī)控制輥道運(yùn)行速度。各段輥道速度通過(guò)控制柜上的變頻器操作面板進(jìn)行設(shè)定。
2．滑塊機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：
F940GOT+FX1N-24MT+MR-J200A+HC-SFS102
3．滑塊機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：
（1） HMI的設(shè)計(jì)：
HMI有運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)置、輸測(cè)、輸出監(jiān)控、報(bào)警顯示等畫面。
運(yùn)行控制頁(yè)面：可進(jìn)行滑塊系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行控制。
參數(shù)輸入頁(yè)面：可對(duì)當(dāng)前移動(dòng)的基板數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
輸測(cè)頁(yè)面：可對(duì)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)顯示。
輸出監(jiān)測(cè)頁(yè)面：可對(duì)輸出信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
報(bào)警顯示頁(yè)面：報(bào)警發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警信息頁(yè)面自動(dòng)彈出，當(dāng)報(bào)警故 障排除時(shí)，報(bào)警頁(yè)面消失，回到運(yùn)行頁(yè)面。
（2）PLC的程序設(shè)計(jì)思路：
三菱FX1N系列PLC有兩個(gè)脈沖元件Y0、Y1，可輸出最大100KHz的脈沖。同時(shí)使用脈沖指令PLSR或PLSV，在Y0和Y1輸出端得到各自獨(dú)立的脈沖輸出。輸出脈沖可用于控制驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
FX1N系列PLC的PLSY、PLSR、DRVI、DRVA 等指令有脈沖輸出功能，定位位置可由輸出脈沖數(shù)進(jìn)行精確定位控制。
在位置控制中電機(jī)的啟動(dòng)和停止可由外部開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行控制，但外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的處理有響應(yīng)延時(shí)，實(shí)際停止位置和指令脈沖的目標(biāo)位置有偏差，速度快時(shí)，位置偏差大，速度慢時(shí)，位置偏差小。
在該系統(tǒng)中，由于滑塊的運(yùn)行頻率較高，而客戶在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的安裝，只裝了左右兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，故系統(tǒng)的積累誤差的必須靠限位開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行處理，程序設(shè)計(jì)中用兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)啟動(dòng)或停止脈沖輸出指令的執(zhí)行，從而控制伺服電機(jī)的定位。
在本系統(tǒng)中，每次開(kāi)機(jī)運(yùn)行之前必須系統(tǒng)回零。下面是滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的程序，客戶要求滑塊運(yùn)動(dòng)距離可以微調(diào)，即終點(diǎn)可以通過(guò)限位開(kāi)關(guān)微調(diào)，所以程序中設(shè)定滑塊從起始點(diǎn)先高速運(yùn)動(dòng)到一確定位置，然后再低速爬行到終點(diǎn)。調(diào)節(jié)位置和低速速度保精度。

四、結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)在客戶使用過(guò)程中穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便靈活，很好的滿足了客戶的工藝要求。
本系統(tǒng)是三菱FX1N系列PLC在簡(jiǎn)單定位控制方面的典型應(yīng)用，具有很高的性價(jià)比。