摘 要：介紹了用于測試水位傳感器的PLC控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制原理、硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，使用觸摸屏作為人機(jī)界面，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控，整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、可靠性高。 關(guān)鍵詞：測試系統(tǒng);可編程邏輯控制器;觸摸屏 Abstract: It introduced the PLC control system of the test of water position sensor. It included the control principle, hardware and software design. Touch screen is used as HMI, by which parameter setting and supervising can be performed. The system can be realized easily, and it can work reliability. Key words: test system, PLC, touch screen 1 引言 　　目前，可編程序控制器（簡稱PLC）由于具有功能強(qiáng)、可編程、智能化等特點(diǎn)，已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動化裝置之一，它是當(dāng)前電氣程控技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)手段。用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式，可簡化接線，方便調(diào)試，提高系統(tǒng)可靠性。 　　觸摸屏是專為PLC應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種高科技人機(jī)界面產(chǎn)品，由于操作簡便、界面美觀、節(jié)省控制面板空間、性價比高和人機(jī)交互性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來已越來越多地被應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域。 　　本文利用PLC和觸摸屏技術(shù)研制了水位傳感器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于進(jìn)行洗衣機(jī)用水位傳感器的質(zhì)量檢測，整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、穩(wěn)定性好、自動化程度高，代替了以前的純手動操作，較好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，提高了生產(chǎn)效率。 2 系統(tǒng)控制原理及要求 　　洗衣機(jī)用水位傳感器的工作原理是將水位高度的變化轉(zhuǎn)換成傳感器內(nèi)部膜片上壓力的變化，從而導(dǎo)致傳感器輸出電感L的變化，將水位傳感器輸出電感與外部電路組成LC振蕩電路，就可將電感的變化轉(zhuǎn)換成振蕩頻率的變化，不同的水位高度通過水位傳感器可以產(chǎn)生不同的振蕩頻率，最后通過檢測振蕩頻率與水位高度的對應(yīng)關(guān)系，就可實(shí)現(xiàn)水位傳感器的質(zhì)量檢測。 [align=center] 圖1 控制系統(tǒng)原理框圖[/align] 　　圖1為控制系統(tǒng)原理框圖。測試系統(tǒng)要求能在不同的水位高度時，準(zhǔn)確測量出由水位傳感器組成的振蕩電路的振蕩頻率，水位高度和振蕩頻率的測量精度要求較高，因此，對測試系統(tǒng)的要求較高。 　　作為主電機(jī)的直流電動機(jī)由PLC進(jìn)行控制，電機(jī)實(shí)現(xiàn)PID調(diào)速，電機(jī)的輸出通過減速機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，最后帶動細(xì)鋼管在水箱中上下移動來按檢測要求控制管內(nèi)水位高度的準(zhǔn)確變化，通過編碼器實(shí)現(xiàn)水位高度變化的實(shí)時檢測，頻率的實(shí)時檢測由PLC的高速計(jì)數(shù)器來完成。控制命令的輸入接PLC的輸入端，PLC的輸出端接執(zhí)行繼電器和工作狀態(tài)指示燈等。 　　系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機(jī)界面，顯示操作畫面，進(jìn)行參數(shù)修改和指令輸入。通過觸摸屏可實(shí)現(xiàn)水位上升、下降高度等參數(shù)的設(shè)定和修改，實(shí)現(xiàn)實(shí)際水位高度變化、輸出振蕩頻率和總產(chǎn)量等的實(shí)時顯示等，并可對工作進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。 3 控制系統(tǒng)硬件組成 　　根據(jù)水位傳感器測試系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和控制要求，本系統(tǒng)選用三菱公司的FX1N-24MR基本型PLC，共有24點(diǎn)輸入輸出，其中14個輸入點(diǎn)，10個繼電器輸出點(diǎn)，其環(huán)境溫度、抗沖擊、抗噪聲等性能指標(biāo)均能滿足要求。 　　圖2為PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖。輸入X0～X1為編碼器的A、B相輸出脈沖信號，X3為振蕩頻率信號，X4～X14為按鈕、選擇開關(guān)、限位開關(guān)和計(jì)數(shù)開始等信號，輸出Y0～Y7分別控制繼電器、信號指示燈等。 [align=center] 圖2 控制系統(tǒng)硬件接線圖[/align] 　　水位高度的測量主要是通過編碼器來完成，編碼器的A、B相可向可編程序控制器的高速計(jì)數(shù)端發(fā)出脈沖，并通過高速計(jì)數(shù)器C251獲得該脈沖的計(jì)數(shù)值。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就會不斷累加。通過傳動機(jī)構(gòu)的合理設(shè)置，每個脈沖對應(yīng)0.25mm的水位高度變化，通過編程計(jì)算，可以算出實(shí)際水位高度的變化。 　　振蕩信號頻率的測量可利用PLC的高速計(jì)數(shù)器C253完成，通過編程，可以利用高速計(jì)數(shù)器C253在規(guī)定的時間內(nèi)（如3s）對振蕩信號的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值取出并放在數(shù)據(jù)存儲器D0中，那么將D0中的值除以3所得的值就是所要測量的振蕩頻率的大小。 　　觸摸屏選用臺灣生產(chǎn)的性價比較高的PWS6600S，配備有5.7˝高清晰度液晶顯示屏，分辨率為320×240，通過一個RS232串口與PLC實(shí)現(xiàn)串行通訊。支持靜態(tài)文字控件，支持on/off按鈕、數(shù)值輸入、畫面按鈕、數(shù)值顯示、狀態(tài)指示燈控件等動態(tài)對象，支持中文顯示。 　　當(dāng)在靜態(tài)文字控件中指定變量時，觸摸屏能夠在屏幕上實(shí)時顯示與之相連的PLC中的變量值，這給工作人員實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和狀態(tài)檢測提供了較大的方便。 　　當(dāng)操作人員觸摸數(shù)值輸入控件時，PWS6600S自動彈出虛擬數(shù)字鍵盤，包括0～9等數(shù)字和清空、取消、刪除和確定等。輸入數(shù)字后按取消鍵取消可輸入值，按確定鍵確定輸入，虛擬數(shù)字鍵盤消失后，控件中的數(shù)字也就成為輸入值，相應(yīng)的PLC中對應(yīng)變量也隨之改變。 　　當(dāng)操作人員觸摸on/off按鈕、畫面按鈕、狀態(tài)指示燈和數(shù)值顯示等控件時，PWS6600S可以觸發(fā)按鈕按下、按鈕彈起、畫面切換、狀態(tài)顯示和數(shù)值顯示等事件，操作人員可以進(jìn)行清除數(shù)據(jù)、改變工作模式、選擇屏幕畫面等工作。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 　　系統(tǒng)軟件包括PLC控制軟件和觸摸屏軟件兩部分。 　　PLC具有豐富的編程指令，軟件設(shè)計(jì)環(huán)境良好，可采用梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）和指令表（IL）等基本的編程語言。本系統(tǒng)采用梯形圖編程，編程軟件為FXGP，先利用 [align=center] 圖3 PLC程序控制流程圖[/align] 　　計(jì)算機(jī)（PC）進(jìn)行編程和調(diào)試，調(diào)試成功后通過接口電纜將控制程序下載到PLC中。 　　PLC程序主要包括主程序和分段上升、分段下降子程序等，其中分段上升、分段下降子程序主要是使細(xì)鋼管按測試要求分七段進(jìn)行上升和下降，以便測試不同水位高度時傳感器輸出的頻率大小，從而判斷水位傳感器的質(zhì)量好壞。圖3為PLC程序控制流程圖。 　　PWS6600S觸摸屏畫面由專用支持軟件ADP6.0進(jìn)行設(shè)計(jì)組態(tài)，先在個人計(jì)算機(jī)上用該軟件設(shè)計(jì)窗口、菜單、按鈕等界面，設(shè)計(jì)完成后通過RS232串行口將程序下載至PWS6600S觸摸屏內(nèi)存中，由PLC對觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進(jìn)行讀寫達(dá)到兩者之間的信息交互。PLC讀觸摸屏狀態(tài)通知區(qū)中的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前畫面號，而通過寫觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)的數(shù)據(jù)，強(qiáng)制切換畫面。觸摸屏加電后就進(jìn)入設(shè)計(jì)畫面，通過觸摸屏按鈕可顯示和修改PLC數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與PLC的通訊。 　　整個畫面由兩部分組成：一部分為顯示畫面，主要包括系統(tǒng)畫面、測試系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、水位高度顯示、振蕩頻率輸出、顯示每天的總產(chǎn)量等畫面，如圖4所示;另一部分為參數(shù)設(shè)定畫面，主要用來設(shè)定工作模式、水位分段上升、下降的數(shù)值等，如圖5所示。 　　由于PWS6600S觸摸屏具有較強(qiáng)的人機(jī)交互功能，以及簡便的操作特性，簡潔的界面和高可靠性，因此得到了較好的使用效果。 5 結(jié)束語 　　將PLC和觸摸屏技術(shù)應(yīng)用于水位傳感器檢測系統(tǒng)，使操作更加簡便，速度、水位高度可按測試要求進(jìn)行控制，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率，控制精度高，操作性強(qiáng)，并可通過觸摸屏觀察PLC內(nèi)部的工作情況和現(xiàn)場工況，核定相關(guān)參數(shù)，操作靈活、方便。 　　本系統(tǒng)成功開發(fā)以來，已先后在多家為洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家配套的水位傳感器生產(chǎn)廠家投入使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時，因其操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)，數(shù)據(jù)可實(shí)時監(jiān)控等特點(diǎn)，受到用戶的普遍好評。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 俞國亮 PLC原理與應(yīng)用 [M]. 清華大學(xué)出版社，2005. 　　[2] 三菱微型可編程控制器 FX1N編程手冊，三菱公司，2001 　　[3] HITECH 人機(jī)界面操作手冊，2003 　　[4] 尹麗娟 高素萍 基于PLC的撓曲試驗(yàn)自動測試儀， 微計(jì)算機(jī)信息， 2006年第4期，第52-54頁