探析觸摸屏的功能及應用

【摘 要】本文介紹了觸摸屏在工業(yè)控制領域的應用與PLC在應用過程中的相關問題，最后對觸摸屏畫面的設計進行介紹。

【關鍵詞】觸摸屏；PLC；畫面設計；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界面產(chǎn)品，適用于現(xiàn)場控制，可靠性高，編程簡單，使用維護方便。PLC有著運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強等特點。觸摸屏結合PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應用是一種自動控制的趨勢。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定目標值（壓力及溫度等），通過PLC與實際值（傳感器的測量值）進行比較運算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運算指令（模擬信號），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，各種場合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動方式及控制方式各有不同，具體應用時應根據(jù)實際情況選擇設計。下面列舉一些：中央空調(diào)節(jié)能：冷凍泵、冷卻泵、主機、卻塔風機、風機盤管等。恒壓供水：水廠一、二級泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等。鍋爐：引風機、送風機、給水泵等，變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)預處理信號由鍋爐自動控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給出。

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

（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。二是完成對整個系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運算。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運算的數(shù)據(jù)結果轉(zhuǎn)換成模擬信號，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號。五是通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫及控制。（2）觸摸屏采用

SIEMENS公司MP370。其主要作用如下：一是可實時顯示設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。二是通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù)，再通過PLC完成對系統(tǒng)或設備的控制。三是可做成多幅多種監(jiān)控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能更加強大。（3）變頻器。采用SIEMENS公司440系列，通過USS4協(xié)議可由觸摸屏通過PLC設置其內(nèi)部的部分參數(shù)，根據(jù)PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)（模擬量）值調(diào)節(jié)水泵或風機的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運行參數(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)或風系統(tǒng)）的實際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號上傳至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)動等。

三、觸摸屏畫面設計

（1）主畫面的設計。一般的，可用歡迎畫面或被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫面作為主畫面，該畫面可進入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。（2）控制畫面的設計。該種畫面主要用來控制被控設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)的設定做在其中。該種畫面的數(shù)量在觸摸屏畫面中占的最多，其具體畫面數(shù)量由實際被控設備決定。（3）參數(shù)設置頁面的設計。（4）實時趨勢頁面的設計。該畫面主要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)（如輸出頻率）等的實時狀態(tài)。（5）信息記錄頁面的設計。該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設備損壞、過載、數(shù)值超范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫面還可記錄各設備啟停操作，作為憑證。（6）節(jié)能畫面的設計。該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實時節(jié)電狀態(tài)，以便向用戶展示變頻節(jié)能的好處，也可用來與其它的節(jié)電測量作比較。

四、PLC程序設計

（1）邏輯功能的設計。這部分程序主要是完成各變頻器、水泵（或風機）的啟動停止、聯(lián)動、聯(lián)鎖及自動投切等等功能，一般在離線狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的測試。（2）PID功能的設計。通過S7-200中的PID向?qū)Э赏瓿蒔ID調(diào)節(jié)程序，具體應用時需根據(jù)實際被控設備及采樣設備決定其配置。（3）采樣程序的設計。采樣元件使用標準配置時，應注意采樣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，實際制做時還應考慮采樣是多路且相關聯(lián)的情況。（4）PLC與變頻器通信程序的設計。SIEMENS S7-200PLC與SIEMENS 430等變頻器的通信一般使用USS4協(xié)議程序來完成，該程序的主要目的是監(jiān)控變頻器的實時運行狀態(tài)。（5）其它輔助程序的設計。PLC程序在實際編程過程中，需考慮對一些程序進行修補，盡量減少程序漏洞，反復推敲，不斷的總結完善。

在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中采用觸摸屏，可以使用戶簡單直觀監(jiān)控整個中央空調(diào)變頻節(jié)能系統(tǒng)及與其相關聯(lián)的設備和系統(tǒng)，提高了整個被控系統(tǒng)以及企業(yè)的自動化程度和硬件檔次。隨著微電腦技術的不斷發(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，實現(xiàn)了整個被控系統(tǒng)自動化程度的質(zhì)的飛躍，這必將使觸摸屏與PLC被更多的應用在未來的各種生產(chǎn)系統(tǒng)中，并成為自動化控制發(fā)展的一個亮點。