基于触摸屏和P L C的自动供水控制实验
罗益民，黄华飞，王红梅，袁良
(张家界航空工业职业技术学院电气工程系，湖南张家界427000)

【摘要】介绍了基于触摸屏和PLC的自动控制装置的优点，以自动供水控制演示实验为例，对基于触摸屏的PLC人机界面与PLC控制器的设计方法作了详细说明。

【关键词】触模屏；PLC；控制实验

【中图分类号】TP391【文献标识码】A 【文章编号】1003—2673(2011)01—37—02

1 引言

    PLC(Programmable Logieal Controller)通常称为可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。由于它拥有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等优点，能适应恶劣工业环境以及高可靠性，其应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱(即PLC、机器人和CAD／CAM)之一。

    触摸屏作为一种新型的人机界面，是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误。即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I／O点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能。相对的提高了整套设备的附加价值。

    本文介绍了基于触摸屏和PLC的自动控制装置在自动供水过程控制演示实验中的应用，通过演示实验，说明触摸屏人机界面、PLC控制器的设计方法。加强学生对控制过程的学习，直观感受工程控制的效果。从而更好的理解和学习到触摸屏及PLC应开发用技术。

    如果排水到水位低于a测试点时，水箱显示缺水，停止排水。过程中。随时按下停止排水，都将停止排水。当水箱有水时，按下加热按钮，加热指示灯亮，加热继电器吸合，开始加热，水温指针逐步上升，直到水温达到90"C，停止加热，过程中可随时按下停止加热按钮停止加热。

2 实验控制要求

    根据供水控制的一般要求。本装置设定控制要求和过程如下：

    按下触摸屏上进水按钮，进水指示灯亮，进水电磁阀打开，水泵启动，水箱开始进水。过程中，随着水位上涨。IO．1、10．2、IO．3相继接通．触摸屏上水位状态逐步变化。IO．3接通后，显示水满，停止进水。过程中，随时按下停止进水按钮，都将停止进水。

    按下排水按钮，排水指示灯亮，排水电磁阀打开，水泵启动，水箱开始排水。过程中，随着水位下降，IO-3断开。显示水充圉1触蓖异的接线与安装图足，当下降到10．2断开时，显示水不足，这时会自动启动进水， 而排水并不断开。由于进水比排水快，水位会上涨，直到水满。如果排水到水位低于a测试点时，水箱显示缺水，停止排水。过程中。随时按下停止排水，都将停止排水。

    当水箱有水时，按下加热按钮，加热指示灯亮，加热继电器吸合，开始加热，水温指针逐步上升，直到水温达到90"C，停止加热，过程中可随时按下停止加热按钮停止加热。

3 人机界面设计

    根据现有的设备，本装置采用MT506S型触摸屏作为人机界面。MT500系列触摸屏是专门面向PLC应用的，它不同于一些简单的仪表式或其它的一些简单的控制PLC的设备。其功能非常强大，使用非常方便，非常适合现代工业越来越庞大的工作量及功能的需求。日益成为现代工业必不可少的设备之一。其继承了传统人机界面的优点，可以完成指示、开关、数据输入、数据显示、动态图表、静态显示、报警等功能。

3．1触摸屏的接线与安装

    按图1所示电路将触摸屏与计算机和PLC控制器连接起来。用安装光盘将Easy Builder500软件安装在计算机上，并将MT506上的PC【RS一2321口一般连接到计算机。由于PC【RS一2321和PLC[RS一4851共用一个COM口，在调试过程中建议使用MT5一PC电缆连接线，该连接线把共用的COM口分成两个独立的COM口使用。MT500上的PLC[RS一485]或PLC【Its一2321口可连接到PLC，同时要确保开关全拨到“OFF”位置(这是触摸屏出厂时的默认设置)。在这里，我们把COM 121的RS一422方式等同为RS一485(4线)方式。

圉1触蓖异的接线与安装图
 

3．2人机界面设计  

    根据显示需要，制作了两个显示画面，分别为欢迎界面和主控界面。在主控界面中，根据供水演示装置的控制要求。在触摸屏界面上设置了进水按钮、排水按钮、加热按钮、进水状态指示灯、排水状态指示灯、水位状态指示、水温状态指示等元件。当然，用户也可以根据自己的想法自行设计。如图2所示。

图2主控界面
 

    其中，BG一1为水位状态动画指示图形。其属性内容：设备类型vwl004，最大值可根据水位上限设置，最小值0。

    BG一0为温度状态指示图形，其属性内容：设备类型vwl000，最大值100，最小值0。
    BL一2为进水状态指示，其属性内容：设备类型QO．0，有效时为红色闪烁状态。

    BL一3为排水状态指示，其属性内容：设备类型QO．1，有效时为红色闪烁状态。

    WL一0为水位状态文字显示，其属性内容：设备类型Vwl006，4状态显示元件，分别显示缺水、水不足、有水、水满。

    TS一1为进水按钮，其属性内容：切换开关，设备类型M0．0，输出M0．0。

    TS一0为排水按钮。其属性内容：切换开关，设备类型M0．2；输出M0．2。'IS一2为加热按钮，其属性内容：切换开关，设备类型M0．1，输出M0．1。

    FK一0为返回上一界面功能按钮。，

    其余为文本显示。

    而在欢迎界面中，将该界面设为开始工作界面。画面中设置了欢迎词进行显示．并设置了一个功能按钮进行切换到主控界面。其中，FK一0为功能开关，用以切换到主控界面。其他为文本显示。

4  PLC控制器设计

    根据实验室现有设备，本装置采用西门子s7—200系列，CPU224型PLC主机进行控制。该主机具有14个输入点。10个输出点。

    由于控制部分采用了触摸屏作为输入元件，所以没有较多的输入点。实验中选用用Ka、Kb、Ke作为PLC的输入检测信号，输出端元件有进水控制电磁阀、排水控制电磁阀、水泵、加热管等元件。按表1分配110，并按按照图3进行接线。

表1 PLCI／O分配表表
 

图3 PLC接线圈
 

5 参数设置与程序调试

    控制系统硬件安装调试好后，就可根据需要进行参数设置了。点击“编辑”一“系统参数”．在对话窗口中选择好PLC类型、触摸屏型号、通讯参数等，确定后点击保存，再点击“工具”一“编译”即可。

    在PC机上编写PLC程序，并进行下载、调试。点击“工具”一“下载”，将程序下载到触摸屏后，重启触摸屏．就可以看到欢迎界面，触摸任一位置。切换到主控画面。这时会显示“PLC无通讯”，将PLC控制程序下载到PLC中，再连接好触摸屏与PLC的通讯电缆，就可以进行工程控制了。

6 结语

    本文介绍的基于触摸屏和PLC控制的装置还有许多功能可以逐步进行开发，如水位的连续控制、水温的连续控制、液体混合、网络控制、报警功能等，都可以在今后的教学中逐步开发，让学生更轻松的学到更多的知识。

参考文献

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【2】黄爱华，黎勉，叶建辉等．测控综合实验装王设计田．机电工程技术。2007，36(8)：49-51．
【3】李学来，朱彻．结合科研项目开发综合实验装101．实验室研究与探索，2008，(5)：77—78．