PLC和觸摸屏在Q-300切割機中的應(yīng)用

1、本文由【中文word文檔庫】 搜集整理。中文word文檔庫免費提供海量教學(xué)資料、行業(yè)資料、范文模板、應(yīng)用文書、考試學(xué)習(xí)和社會經(jīng)濟等word文檔PLC和觸摸屏在Q-300切割機中的應(yīng)用沈于林，孫維連,李昕（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機電工程學(xué)院，河北 保定 071001）摘要：本文以河北農(nóng)大機電新技術(shù)公司Q-300金相切割機控制系統(tǒng)的改造為例，介紹了該控制系統(tǒng)的組成。在系統(tǒng)改造中，以PLC作為控制系統(tǒng)的核心，以觸摸屏作為人機界面，系統(tǒng)界面友好，簡單直觀，易于操作，并著重介紹了PLC和觸摸屏的硬件和軟件設(shè)計。系統(tǒng)試用表明PLC的使用提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，觸摸屏的使用減少了大量的硬件設(shè)施以及由此而

2、帶來的故障。關(guān)鍵詞：金相切割機； PLC； 觸摸屏 ；人機界面 中圖分類號：TP273 Application of PLC and touch screen in Q-300 metallographic cutterSHEN Yu-lin, SUN Wei-lian(College of Mechanical and Electronic Engineering, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001，China)Abstract: This paper introduced the composition of control

3、system for Q-300 metallographic cutter of electromechanical new technology company. In the modification, the control system was based on PLC, as the man-machine interface, the touch screen made the interface friendly and the system easily operated and handled, then the design of hardware and softwar

4、e was described in details. This initial test shows the use of PLC enhances the stability and anti- jamming ability of the system, and the use of touch screen reduces many facilities of hardware and fault which bring.Key words: metallographic cutter; PLC; touch screen; man-machine interface1. 引言 Q-3

5、00切割機是用于金相試樣切割的專用機床，是自動化程度和可靠性要求較高的一類機械加工設(shè)備。因此，Q-300金相切割機采用可編程控制器（PLC）作為控制系統(tǒng)的核心。由于生產(chǎn)對工藝要求的不斷提高，PLC控制設(shè)備操作面板上的各種按鈕和LED顯示越來越復(fù)雜，工位指示也很多，這就增加了操作難度和設(shè)備的故障點。為了解決上述問題，本系統(tǒng)采用了觸摸屏，其主要功能和特點有：（1）可代替按鈕和指示燈等元件，節(jié)約PLC的I/O點。（2）觸摸屏畫面制作方便，有豐富的部件庫，可以簡化PLC的控制程序。（3）與PLC結(jié)合可對控制參數(shù)和數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，用動畫顯示機床工作工程。（4）連線方便。2. 切割機控制系統(tǒng)要求及系統(tǒng)組

6、成Q-300切割機控制系統(tǒng)的任務(wù)主要是控制一臺主電機（三相異步電機）和三臺步進電機（X向、Y向、Z向各一臺），PLC需要同時控制主電機和三臺步進電機協(xié)調(diào)工作，完成切割工作。主電機的控制由PLC對一臺變頻器的控制來實現(xiàn)，人機界面由觸摸屏來實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1：圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3. 切割機控制系統(tǒng)硬件選型和設(shè)計3.1 PLC的選型PLC的選擇一般從基本性能、特殊功能和通信聯(lián)網(wǎng)三方面考慮。選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下力爭最好的性價比。對于大型金相試樣切割機的控制系統(tǒng)而言，工藝切割過程固定、環(huán)境條件一般，維修量比較小等，所以選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC機型比較合適。具體滿足條件如下：（1

7、） I/O點的估算：變頻器與觸摸屏占用串口通信輸入2個；三臺步進電機占用開關(guān)量輸入3個、脈沖輸出3個和高速計數(shù)器輸入3個；冷卻系統(tǒng)（水泵）占用開關(guān)量輸出1個；行程開關(guān)占用開關(guān)量輸入8個；控制按鈕占用開關(guān)量輸入2個。總計I/O點共22個。（2） PLC性能和控制任務(wù)相適應(yīng)：Q-300切割機控制系統(tǒng)多數(shù)是開關(guān)量控制的，多是順序控制和多模式的自動控制，對控制速度要求不是很高。根據(jù)上面的控制要求，本設(shè)計選用日本OMRON公司的CP1H-X40DT-D型PLC，它是晶體管漏型輸出，24V直流供電。它的I/O點數(shù)為40，其中DC輸入點為24，晶體管(漏型)輸出點為16。具有4路脈沖輸出、4路高速計數(shù)器輸入

8、、可選2端口串行通信、標配USB端口等強大功能。適合于多臺步進電機的控制，雙串口可搭載觸摸屏控制終端、簡易的變頻器串行控制。3.2 觸摸屏的選型 觸摸屏主要用于顯示設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)的實時信息，上面的按鈕可產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信息或輸入數(shù)值、字符給PLC進行數(shù)據(jù)交換,從而產(chǎn)生相應(yīng)的動作來控制設(shè)備及系統(tǒng)。觸摸屏作為人機界面,主要實現(xiàn)對電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和行程的監(jiān)控,用動畫演示切割機的工作過程。在本系統(tǒng)中，觸摸屏主要完成顯示、輸入功能，對觸摸屏的要求主要是：（1） 有足夠的畫面數(shù)據(jù)儲存器，有足夠的分辨率和顯示亮度。（2） 有基本的串行通信功能，方便與PLC連接通訊?；谝陨系囊?，本設(shè)計選用臺灣威綸公司生產(chǎn)的

9、MT508S觸摸屏，MT508S觸摸屏的主要性能和參數(shù)是：7.7"彩色DSTN液晶觸摸屏，640×480點像素，對比度30：1,亮度150cd/m2，有2MB Flash ROM和4MB DRAM。通信口COM1有一個用于PC的RS-232口和一個用于PLC的RS-485/422口，COM2是用于PLC的RS-232口。3.3 CP1H PLC與MT508S觸摸屏通信觸摸屏背面具有兩個連接外部設(shè)備的通信口，分別是RS-485/422和RS-232，本系統(tǒng)采用RS-232與PLC通信連接的控制方式。設(shè)置通訊參數(shù), 實現(xiàn)觸摸屏與PLC 的通訊。觸摸屏和PLC串口通信的接線圖如2

10、：圖2 串口接線圖4. 軟件設(shè)計4.1 PLC的軟件設(shè)計CP1H型PLC可以用OMRON公司提供的CX-Programmer編輯軟件用梯形圖進行編程，此軟件具有顯示/監(jiān)控功能和完善的調(diào)試、維護功能，我們可以運用此軟件在Windows的環(huán)境中對PLC進行編程調(diào)試，編程完成后通過RS232通訊電纜從PC下載到PLC上，切割機切割過程中參數(shù)設(shè)置較多，參數(shù)之間密切關(guān)聯(lián)，切割的各動作之間有嚴格的邏輯關(guān)系，每種切割方式均可采用手動和自動兩種方式，PLC通過采集現(xiàn)場行程開關(guān)的信號來控制切割位置。整個程序的控制方式為順序控制, 程序控制框圖見圖3。圖3 程序控制框圖. 觸摸屏人機界面設(shè)計菜單界面設(shè)計是近年來應(yīng)

11、用最為廣泛的一種人機界面設(shè)計技術(shù)。從基本原理上講，菜單界面與圖形界面是一樣的，都是在滿足系統(tǒng)控制要求的情況下給用戶一個直觀方便的操作交互界面。本系統(tǒng)的觸摸屏界面采用菜單界面設(shè)計和圖形界面設(shè)計相結(jié)合的方法，顯示系統(tǒng)畫面菜單是由MT500系列的人機交互界面軟件EasyBuilder500設(shè)計的，這些畫面菜單組成:起始畫面、測試操作畫面、手動操作畫面、自動操作畫面組成。具體設(shè)計如下所示。 起始畫面起始畫面主要是歡迎界面，是根據(jù)需要按照各個按鈕(功能鍵元件)的提示隨意進行各個菜單屏幕之間的轉(zhuǎn)換。畫面中顯示了系統(tǒng)的運行模式(測試操作、手動操作、自動操作)。當(dāng)手指觸摸到某一操作時，就會切換到相應(yīng)操作的界面

12、。如圖4所示：圖4 初始界面 測試操作界面當(dāng)選擇測試界面時，畫面將切換到測試操作界面。設(shè)置好各參數(shù)后觸摸啟動鍵，可以看到整個測試過程。如圖5所示：圖5 測試操作界面 手動操作界面當(dāng)選擇手動操作時，首先要對砂輪轉(zhuǎn)速進行設(shè)置，其旁邊的上下箭頭是用來實現(xiàn)對數(shù)值進行加1和減1操作(速度范圍0-2000r/min)。速度設(shè)置好后，按下砂輪啟動鍵，砂輪將以設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動，砂輪停止鍵用來停止砂輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)按住向左(向右)的按鈕時工作臺就會以測試操作界面設(shè)定的速度向左(向右)運動，直到松開按鍵。如圖6所示。圖6手動操作界面 自動操作界面 當(dāng)選擇自動操作時，首先對各切割參數(shù)進行設(shè)置或輸入，設(shè)置好參數(shù)后，按啟動開始切割。如圖7所示。圖7 自動操作界面5. 結(jié)束語本系統(tǒng)采用PLC為核心控制器，觸摸屏作為人機界面，兩者通過串口通信來控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，實現(xiàn)整機的自動控制。PLC的使用提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力