PLC和触摸屏的简介设计

第 1 页 共 7 页 图 2 4 系统框图 3 13 1 PLCPLC 的控制单元简介及选择的控制单元简介及选择 3 1 13 1 1 PLCPLC 概述概述 可编程控制器 英文 Programmable Controller 简称 PLC 本课题中 用 PLC 作为它的简称 PLC 是用于工业现场的电控制器 它源于继电器控制 技术 但基于电子计算机 它以微处理器为核心 集自动化技术 计算机技 术 通信技术为一体 它通过运行储存在其内存中的程序 把经输入电路的 物理过程得到的输入信息 变换为所要求的输出信息 进而再通过输出电路 的物理过程去实现对负载的控制 PLC 基本结构见图 3 1 PLC 基于电子计算机 但并不等同于计算机 普通计算机进行入出信息 交换时 大多只考虑信息本身 信息入出的物理过程一般不考虑的 而 PLC 则要考虑信息入出的可靠性 实时性 以及信息的实际使用 特别要考 虑怎样适应于工业环境 如便于安装便于门内外感应采集信号 便于维修和 抗干扰等问题 入出信息变换及可靠地物理实现 可以说是PLC 实现控制 的两个基本点 PLC 可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息 其功能 要比继电器控制装置多得多 强得多 PLC 有丰富的指令系统 有各种各样 第 2 页 共 7 页 的 I O 接口 通信接口 有大容量的内存 有可靠的自身监控系统 因而具 有以下基本功能 1 逻辑处理功能 2 数据运算功能 3 准确定时功能 4 高速计数功能 5 中断处理 可以实现各种内外中断 功能 6 程序与数据存储功能 7 联网通信功能 8 自检测 自诊断功能 可以说 凡普通小型计算机能实现的功能 PLC 几乎都可以做到 像 PLC 这样 集丰富功能于一身 是别的电控制器所没有的 更是传统的继电 器控制电路所无法比拟的 丰富的功能为PLC 的广泛应用提供了可能 同 时 也为自动门行业的远程化 信息化 智能化创造了条件 PLC 与其它典型控制系统的区别 继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力 但使用了大量的机械触点 是 设备连线复杂 且触点在开闭时易受电弧的损害 寿命短 系统可靠性差 a 控制逻辑 继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑 利用继电器机械触点的串联或并联 及时间继电器等组合成控制逻辑 其接线多而复杂 体积大 功耗大 故障 率高 一旦系统构成后 想在改变或增加功能都很困难 另外 继电器触点 数目有限 每个只有 4 8 对触点 因此灵活性和扩展性很差 而PLC 采用 存储器逻辑 其控制逻辑以程序方式储存在内存中 要改变控制逻辑 只需 要改变程序即可 因此灵活性和扩展性很好 b 工作方式 电源接通时 继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态 它属于 并行方式 而 PLC 得控制逻辑中 各内部期间都处于周期性扫描过程中 各 种逻辑 数值输出地结果都是按照在程序中的前后顺序计算出来的 它属于 串行方式 PLC 有微型计算机的许多特点 但他的工作方式却与微机有很大不同 微机一般采用等待命令的工作方式 而PLC 则采用不断循环的顺序扫描的 工作方式 每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期 CPU 从第一条 指令开始 按顺序逐条的执行用户程序知道用户程序结束 然后返回第一条 指令开始新一轮的扫描 PLC 就是这样周而复始的重复上述循环扫描的 这 种工作方式是在系统的控制下 顺次扫描各输入点的状态 按用户程序进行 运算处理 然后顺序向输出点发出相应的控制信号 PLC 是一种工业控制计算机 所以他的工作原理是建立在计算机的工作 原理基础上的 即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的 但是CPU 是分时操作方式来处理各项任务的 计算机在每一瞬间只能做一件事 所以 程序的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作 便成为时间上的串行 由于运算速度极高 各电器的动作似乎是同时完成的 但实际输入输出的响 应是有滞后的 c 控制速度 继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制 工作频率低 触点开闭 第 3 页 共 7 页 动作一般几十毫秒数量级 另外机械触点还会出现抖动问题 而PLC 是由 程序指令控制半导体电路来实现控制 属于无触点控制 速度极快 一般一 条用户指令的执行时间在微秒数量级 且不会出现抖动 CPU 是 PLC 的核心 起神经中枢的作用 每套 PLC 至少有一个 CPU 它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据 用扫描的方式采集由 现场输入装置送来的状态或数据 并存入规定的寄存器中 同时 诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程 CPU 主要由运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的数据 控制及 状态总线构成 CPU 单元还包括外围芯片 总线接口及有关电路 内存主要用 于存储程序及数据 是 PLC 不可缺少的组成单元 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数 它们决定着 PLC 的工作速度 I O 数量及软件容量等 因此限制着控制规模 工作原理 PLC 有两种工作状态 运行状态 RUN 和停止状态 STOP 在运行状态 中 PLC 通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制 为了使 PLC 的输出及 时地响应随时可能变化的输入信号 用户程序不是只执行一次 而是反复不断 的重复执行 直到 PLC 停机或者切换停止工作状态 除了执行用户程序外 每 次循环过程中 PLC 要完成内部处理 通信处理等工作 一次循环可分为 5 个 阶段 开始 诊断 与编程器通信 读入程序 执行程序 输出结果 开始 PLC 这种周而复始的循环工作方式被称为 扫描工作方式 在工作状态 下 这种工作方式被称为 扫描周期 其典型值为 1 100ms I O 模块 PLC 与电气回路的接口 是通过输入输出部分 I O 完成的 I O 模块集 成了 PLC 的 I O 电路 其输入暂存器反映输入信号状态 输出点反映输出锁存 器状态 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统 输出模块相反 I O 分为开关量输入 DI 开关量输出 DO 模拟量输入 AI 模拟量输出 AO 等模块 常用的 I O 分类如下 开关量 按电压水平分 有 220VAC 110VAC 24VDC 按隔离方式分 有 继电器隔离和晶体管隔离 模拟量 按信号类型分 有电流型 4 20mA 0 20mA 电压型 0 10V 0 5V 10 10V 等 按精度分 有 12bit 14bit 16bit 等 除了上述通用 I O 外 还有特殊 I O 模块 如热电阻 热电偶 脉冲等模 块 按 I O 点数确定模块规格及数量 I O 模块可多可少 但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力 即受最大的底板或机架槽数限制 3 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源 同时 有的还为输 入电路提供 24V 的工作电源 电源输入类型有 交流电源 220VAC 或 110VAC 直流电源 常用的为 24VDC 第 4 页 共 7 页 3 1 23 1 2 PLCPLC 外部连接外部连接 传感器作输入信号 5 个操作键分别是自动方式开关 手动方式开关 停 机按钮 及 2 个在手动控制下控制通风机运行的按钮开关 开关量传感器为拖 动通风机的吸风电机和增风速电机发生堵转故障时热继电器 3 1 43 1 4 PLCPLC 的选用的选用 根据设计要求得出 主站 PLC 需要一个启动按钮 X5 和一个急停按钮 X4 进口车辆传感器 X0 出口车辆传感器 X1 温度传感器 X2 烟尘传感器 X3 变 频器故障输入 X6 七个输入信号 而输出共需 8 个输出信号 由于隧道集中监控 系统传输距离长 控制规模较大 采用四级控制较为灵活 安全 高效 四级 控制即总中心计算机系统控制 监控分中心计算机系统控制 隧道 PLC 网络控 制 现场自动控制 隧道监控系统一般情况下是在监控分中心主控计算机的控 制下 交由控制器自动控制运行 隧道 PLC 网络在计算机的控制下 运行各自 局部设施的自动控制 监控中心控制计算机采集来自分中心及隧道控制单元 各类检测报警单元的运行数据 并给相应的控制单元发送命令 以执行相应任 务 为了避免大材小用 而造成的资金浪费 同时要保证实现操作的可行性 及以后扩展需要 则选用三菱型号为 FX1N MR 系列的 PLC 机型 FX1N 系列是 FX 系列 PLC 家族中比较先进的系列 由于 FX1N 系列具备如下 特点 最大范围的包容了标准特点 程式执行更快 全面补充了通信功能 适 合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块 他可以为你的 工厂自动化应用提供最大的灵活和控制能力 为大量实际应用而开发的特殊功 能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要 模拟 I O 高速计数器 内置 24V 直流电源 24V 400mA 直流电源可用于外围设备 如传感器或其他元 件 快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子 即使接着电缆 也可以更换单元 时钟功能和小时表功能在所有的 FX1N 的 PLC 中都有实时时钟 标准 时间设置和比较指令易于操作 小时表功能对过程跟踪和机器维护提供 了有价值的信息 持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期在 线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或者停止生产运转 RUN STOP 开关 面板上运行 停止开关易于操作 远程维护远处的编程软件可以通过调制调解器 来检测 上载或是卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程 序 FX1N MR 的 PLC 机型 I O 总点数为点 输入点数为 24 X000 X027 点 输出点为 24 Y000 Y027 为继电器输出 交流电源 24V 直流输入类型 它 具有灵活的配置 除了满足特殊需求的大量特殊模块 6 个基本单元中的每个 单元可扩展 256 个 I O 有高速运算 基本指令 0 08us 指令 应用指令 1 52 至几百 us 指令 有突出的寄存器容量 FX1N 系列包括 8K 步内置 RAM 寄 存器 用一个寄存器盒可扩展到 16RAM 或 EEPROM 有丰富的元件资源 3072 点 辅助继电器 256 点计时器 235 点计数器 8000 数据存储器 满足我的设计 需要 为了简约整个系统组件及成本 提高工作可靠性 交通等选用 220VAC 为宜 选用其他型号的交通灯 只需加装相应等级电压转换装置即可 同时要特别注 意单点负载电流不能超过 2A 若高于 2A 则要采取隔离技术手段 第 5 页 共 7 页 3 23 2 触摸屏的简介及选择触摸屏的简介及选择 3 2 13 2 1 触摸屏的定义与简介触摸屏的定义与简介 触摸屏 Touch panel 又称为触控面板 是个可接收触头等输入讯号的感 应式液晶显示装置 当接触了屏幕上的图形按钮时 屏幕上的触觉反馈系统可 根据预先编程的程式驱动各种连结装置 可用以取代机械式的按钮面板 并借 由液晶显示画面制造出生动的影音效果 随着多媒体信息查询的与日触控屏俱增 人们越来越多地谈到触摸屏 因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情 而且触摸屏具有坚固耐 用 反应速度快 节省空间 易于交流等许多优点 利用这种技术 我们用 户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作 从而使人机交互更为直截了当 这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用 户 触摸屏作为一种最新的电脑输入设备 它是目前最简单 方便 自然的 一种人机交互方式 它赋予了多媒体以崭新的面貌 是极富吸引力的全新多 媒体交互设备 触摸屏在我国的应用范围非常广阔 主要是公共信息的查询 如电信局 税务局 银行 电力等部门的业务查询 城市街头的信息查询 此外应用于领导办公 工业控制 军事指挥 电子游戏 点歌点菜 多媒体 教学 房地产预售等 将来 触摸 屏还要走入家庭 随着使用电脑作为信息来源的与日俱增 触摸屏以其易于使用 坚固耐 用 反应速度快 节省空间等优点 使得系统设计师们越来越多的感到使用 触摸屏的确具有相当大的优越性 触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的 几年时间 这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解 包括一些正打 算使用触摸屏的系统设计师 还都把触摸屏当作可有可无的设备 从发达国 家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看 这种观念还具 有一定的普遍性 事实上 触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设 备 它赋予多媒体系统以崭新的面貌 是极富吸引力的全新多媒体交互设备 发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设计师们已经清楚的 知道 触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无的东西 而是必 不可少的设备 它极大的简化了计算机的使用 即使是对计算机一无所知的 人 也照样能够信手拈来 使计算机展现出更大的魅力 解决了公共信息市 场上计算机所无法解决的问题 3 2 23 2 2 触摸屏的工作原理触摸屏的工作原理 为了操作上的方便 人们用触摸屏来代替鼠标或键盘 工作时 我们必 须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏 然后系统根据手 指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入 触摸屏由触摸检测部件和触 摸屏控制器组成 触摸检测部件安装在显示器屏幕前面 用于检测用户触摸 位置 接受后送触摸屏控制器 而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测 装置上接收触摸信息 并将它转换成触点坐标 再送给CPU 它同时能接 收 CPU 发来的命令并加以执行 第 6 页 共 7 页 目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机 工控计算机等小众商 用市场 迅速扩展到手机 PDA GPS 全球定位系统 MP3 甚至平板电 脑 UMPC 等大众消费电子领域 展望未来 触控操作简单 便捷 人性化的 触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及 目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰 度 或者长期使用后出现坐标漂移 影响使用精度等问题 而且 全球主要 触摸屏生产大厂多集中在日 美 韩等国家以及我国台湾地区 主要技术 关键零组件和原材料更是基本掌握在日 美厂商手中 中国大陆的触摸屏 触控面板产业还基本处于起步阶段 但正因如此 整个触控行业未来的上 升空间还非常大 它也有望成为我国电子企业今后创新发展 大有作为的重 要领域 触摸屏目前主要还是集中在小尺寸上的应用 未来的发展将是一个 触控和遥控的世界 所以大尺寸触摸屏的发展是目前触摸屏发展的趋势 在 市场的应用中给了民众耳目一新的感觉 深的广大民众的喜爱 所以未来的 世界是个触控的世界 是个遥控的世界 大尺寸触摸屏的发展有着广泛的空 间 3 2 33 2 3 触摸屏的选用触摸屏的选用 由于在此系统中 触摸屏要担任监控各部分运行状态 而且还用于控制作 用 所以在此担任的任务还是比较重的 所以在此选定的触摸屏为 MT506T 型号 可实时显示设备和系统的运行状态 通过触摸向 PLC 发出指令和数据 再通过 PLC 完成对系统