基于PLC控制与触摸屏的无线通信解决方案

1、PLC－触摸屏简介
触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种新型可编程控制终端，是新一代高科技人机界面（国外称为 HMI 或 MMI ）产品，它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置、数据显示、以曲线、动画等形式描绘自动化控制过程，并可简化 PLC 的控制程序。 具有体积小、 连线简单化、 防尘、抗震 、防水、防电磁 等特点。
PLC是一种可编程控制器，有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年，随着科学技术的不断进步，各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、提高劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。
2、PLC－触摸屏的应用领域
* 传统的产业设备和机械的自动控制；
* 中小型过程控制系统；
* 远程维护服务系统；
* 节能监视控制系统；
3、基于PLC控制与触摸屏的具体解决方案
3.1 城市(工厂)污水处理自动化控制系统解决方案
3.1.1 系统概述
该污水处理工程自动化系统的下位控制站采用上位机、PLC和现场总线功能为一体的最新智能化控制器作为主控装置，还配有继电器、接触器、智能化热继电器、电量变送器等装置，完成工艺设备的保护和控制、流程数据采集和控制功能等。另外，系统中还包括在线水质分析仪表、变送器、调节阀、电磁阀、各种泵及风机等。
3.1.2 系统主要控制功能
* 自动排油控制：污水进入隔油池后，控制器根据水温自动打开蒸汽阀给污水加热，使水温达到设定温度，启动浮油机工作。吸走水面浮油，达到排油目的；
* 集水池潜水泵控制：污水进入集水池后，根据水位启停潜水泵，将污水送至一级气浮池；
* 混凝加药泵控制：根据潜水泵的启停控制混凝加药泵的启停；
* 加碱及PH值控制：根据检测的PH值自动调节加碱量，使中和后的PH值控制在6~9；
* 回流泵控制：根据潜水泵的启停控制回流泵的启停；
* 风机的控制：根据氧化池含氧量测定，自动控制风机的启停；
* 一、二沉淀池自动定时排泥控制；
* 滤池定时反冲洗控制。
3.1.3 系统特点
* 基于Windows NT/2000/XP平台，采用面向对象的技术和方法进行系统设计和软件实现；
* 开放性强，遵循ODBC、COM/DCOM、Active X、IEC-1131-3等国际标准；
* 能跟据用户需求整合WINCC、IFIX、FIX32、RSVIEW、INTOUCH、阻态王等阻态软件；
* 系统界面直观，具有完善的浏览功能；
* 系统功能齐全、技术先进、操作简单、维护量少；
* 丰富方便的扩展能力，能方便地基于现有系统进行扩展；
* 系统提供形式丰富地报表，位统计和决策提供依据。
3.1.4 系统指标
* 数据刷新1s；
* 事件顺序分辨率<2ms；
* 控制命令响应时间≤1s；
* 调画面响应时间<1s。
3.1.5 系统组成原理图

3.1.6 系统主要硬件配置
系统硬件由可编程控制器（含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块），WPLC-C无线透传终端，上位机，变频器、传感器及若干电器元件组成。
（1）PLC：选用SIEMENS公司的S7-400系列（配数字扩展输入/输出模块、模拟输入模块）
（2）变频器：采用DAFOSS公司VLT系列；据PLC发送过来的数据（PH值、曝气含氧量、水箱液位、流量计等模拟信号，水泵运行、电动阀门开、故障报警等为数字信号）值调节设备的运行，并将其内部运行参数反馈到PLC及上位机。
（3）上位机：可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程，操作员站可以监控系统的运行。上位机选用的是研宏YH-MB945VEA.
3.2 基于触摸屏结合PLC在空调送风系统中的节能应用
3.2.1 系统概述
通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。通过调节送风电机的转速，实现节能的目的。
3.2.2 系统原理图

3.2.3 系统主要硬件组成
系统硬件由可编程控制器（含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）、触摸屏一台、变频器、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下：
(1) PLC：选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224（配数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作，同时与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏发出的信息进行处理等。
(2) 触摸屏采用PROFACE公司的GP2301。实现人机对话，与PLC系统进行数据传送和交换，将设定参数写入PLC，也可将PLC、传感器及变频器内部参数读入触摸屏，实现了模拟量、数字量的实时监控，目标值的设定以及报警记录等。
(3) 变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC及触摸屏。
(4) 压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC和触摸屏。
(5) 电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。
3.2.4 系统特点
在变频节能系统中采用触摸屏作为人机交互工具，简单直观，便于操作。减少系统的电力消耗的前提下，减少了企业的用电费用。减轻了空调系统的高耗能对电网系统的压力。这种结合必将更多的应用在未来的各种生产系统中，并成为自动化控制发展的一个亮点。