黄聪逸
上海承达企业发展有限公司
摘要：现代科技的飞速发展极大改变了社会生产、生活方式，PLC和触摸屏在自动控制系统中得到广泛的应用，对控制精确度、智能性的提高做出重要贡献。本文对PLC和触摸屏在节能装置中的应用管理进行探究，分析PLC和触摸屏的概念、节能装置的构成以及PLC和触摸屏自动控制系统的构建方案，着重研究PLC和触摸屏在节能装置中的应用实践，供相关人员参考借鉴。
关键词：PLC；触摸屏；节能装置
引言
触摸屏是工业生产中，进行人机交互的主要窗口，将PLC与触摸屏相结合，构建自动控制设备，提高工业生产活动中，数据信息的传输、处理效率，实现对节能装置的智能、精准控制。触摸屏的应用无疑是对PLC技术的重大突破，这一组合应用方式已经被各行各业所引进，并在实践中取得良好的控制效果。为进一步推进该技术的发展普及，需要对PLC和触摸屏在节能装置中的应用进行分析。
1基本理论简介
1.1PLC与触摸屏
PLC指的是可编程控制器，以数据技术为核心，通过计算对目标系统进行控制。其中，最核心的元件是可编程控制器，任何指令都需要借助控制器来执行和完成，同时控制器也是系统内程序的存储位置。在可编程控制器中，事先置入了很多指令，例如数据计算、顺序控制、逻辑运算等指令，均比较常见。使用PLC技术对生产系统进行控制，主要是通过数据信息的输入和输出来完成的。随着相关技术的进一步发展，PLC在现代生产中的适用范围也逐步扩大，逻辑控制的约束逐渐消失。当前，计算机制造、工业生产、自动控制等领域中，都有涉及PLC技术，可见其应用范围之广。而触摸屏则当做可编程控制器的终端窗口，进行各类操作指令的输入，以对目标系统、设备进行自动化控制[1]。
1.2节能装置构成简介
在节能装置当中，PLC被作为核心控制元件，也就是整个节能系统的控制核心。PLC在节能系统中的作用主要有三点。一是采集节能系统运行过程中发生的各种数据，并实现数据量与模拟量之间的相互转换。二是对整个节能系统的运行、做功进行控制。三是通过触摸屏，向节能系统下达工作指令，并要求系统及时、准确的执行这些指令。而节能系统中触摸屏的作用也可被总结为三点，即显示系统三相电压和三相电流的实时、具体数据；由触摸屏上的触摸操作，向PLC系统中传输具体的操作指令，再由PLC系统控制节能装置执行这些指令；是对原本节能系统中，显示仪器、仪表的升级，实现更为现代化、智能化的功能。此外，节能装置中还包括各类电气元件和A/D转换模块，其中由电气元件为PLC系统、触摸屏、变频泵、传感器等构件提供电能，保证系统具备运行动力。A/D转换模块的作用主要是将系统中输入的电流及电压的模拟量转换为数字量。
2PLC和触摸屏在节能装置中的应用
2.1PLC和触摸屏自动控制系统的构建方案
PLC和触摸屏自动控制系统的构建分为三个步骤进行。首先，编制PLC系统的控制方案。PLC系统中存有事先编写好的对节能装置进行各项操作控制的指令，使得通过PLC系统，能够实现节能系统的全部功能。PLC系统能自动建设装置中电压、电流、运行状态等信息，保证额定电压与节电电压之间能够相互转换。另外，使用专门的传输接口，还能将数据信息传输到计算机当中，并对系统进行实时监控。若运行过程中，各类继电器出现故障，PLC系统就能将系统中的省电转移到支路供电，并做出报警，提醒管理者及时进行故障处理。其次，构建A/D模块。电压和电流信号是系统运行所需的关键参数，然而PLC可编程控制器只能够识别并处理数字量，因此需要一个中间装置，将采集到的电压、电流模拟量转化成数字量。例如，某自动控制系统使用了型号为FX-4AD的输入模块，用来进行模拟量的转换。该模块的分辨率为12位，电压及电流的可输入范围分别在-10～10V、-20～20mA[2]。最后，设计触摸屏。系统运行参数、故障报警信息等均呈现在触摸屏当中，显示三相电压及电流的实时数据。通过触摸屏，调整电压和电流的上下限，出现过流、欠流等故障时，也要通过触摸屏进行报警。在触摸屏的人机交互界面中，可清晰的观察到系统运行状态、参数等，通过触摸便能对PLC系统进行控制。选择触摸屏产品时，优先使用安装简单、薄厚、大小适中的产品，方便管理人员查看和操作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，触摸屏必须能同时实现对多种对象的通讯连接，并具有较高的防尘、防水性能，以适应节能装置的运行环境。将PLC和触摸屏结合应用到节能系统当中，管理人员可直接在触摸屏中输入目标参数，然后PLC就能进行当前系统实际数据与目标之间的对比，并自动做出调整。对节能装置目标参数的执行情况进行监控，发现问题及时报警。
2.2PLC和触摸屏在节能装置中的应用研究
2.2.1PLC程序应用
以PLC系统CPU与MT6056i直接连接方式的应用为例，该方式中人机内选择设备型号为MITSUBISH FX2n，接口型号为RS485 4W，要求波特率为9600bps，系统CPU采用默认值，通信电缆的型号为MT6000-FX。若要保证PLC系统与触摸屏之间的高度一致，应为PLC系统和触摸屏设定相同的波特率，确保二者相互协调，共同发挥最佳的自动控制功能。PLC系统虽具备极高的科技含量，但其本身比较脆弱，容易受到外部环境的影响，进而破坏系统性能。在节能装置中，PLC系统会受到周围空气湿度、温度、震动幅度等因素的影响。以温度为例，PLC系统的最佳运行温度应不超过55℃，但在实际安装过程中，常出现将系统安装在发热严重的设备旁边。由于散热不充分，导致PLC系统受到损害。另外，PLC系统的绝缘性对其控制性能的发挥影响较大，若长期处在空气湿度过高的环境中，就会影响其作用效果。PLC系统装置内部构件均为高精尖产品，并不具备较强的抗震性。而生产系统运行势必会产生一定的振动，这种震动就会影响系统的正常运行。因此在将PLC与触摸屏组合应用于节能装置当中时，要充分考虑外部环境对其性能的影响，尽量创造最佳的系统运行环境。
2.2.2触摸屏监控系统应用
使用作图软件呈现触摸屏交互画面，在画面中，含有开关、照明显示、数据输入框、消息显示等按键，触摸画面可对PLC系统的CPU进行读出或写入控制。一个完整的触摸屏监控系统应包含监控、设定和报警三个画面，三个画面之间能够相互切换，该过程需要在换面切换软件上输入画面对应的序号来实现。（1）监控画面的应用：监控画面的作用是对三相电流和电压进行实时监测，并将收集到的具体数据存储在寄存器当中。系统通过比对具体数值和目标数据，判断节能装置是否出现异常。例如，当系统的实时电压已经低于限定值或者电流已经超过最高限制时，系统就会自动做出预警，弹出报警窗口，并显著具体的故障发生点，帮助管理人员进行故障排查和处理。（2）设定画面的应用：设定画面顾名思义用于各种参数的输入，主要包括电压下限、电流上限、动作时间等参数。输入目标参数并确保输入无误后，触摸确定按钮即可将输入的信息上传到系统中，完成参数设定。在设定画面界面中，触摸监控画面按钮，即可实现两个画面之间的切换。（3）报警画面的应用：若节能系统中出现电压过低、电流超高、模拟量和数字量转换错误、PLC系统故障时，报警画面就会自动弹出，显示故障的名称并给出对应的处理措施[3]。例如，当系统电压低于下限值时，报警画面中就会显示“欠压！请手动切换至旁路。”的字样。此时，管理人员就要根据画面提示检查现场实际情况，再做出最佳的处理操作。故障处理完毕后，触摸画面中的复位按键，即可重新将画面切换回监控画面。
3PLC和触摸屏在节能装置中的应用案例分析
某单位节能装置的自动控制系统出现故障而无法正常工作，经检查后发现，需要更换节能设备中的PLC系统模块、工控触摸屏以及2块数字式电流表。遂邀请专业单位对节能装置的自动控制系统进行升级改造。工程的主要任务为，在值班室内安装一套触摸式监控系统，以对泵站的运行情况进行监控。进行相关设备的安装、调试和设备操作指导，完成节能设备与PLC系统间控制电缆的敷设以及现场监控设备与PLC系统间电缆和总线的敷设。
工程管理者在全面了解、分析项目实际情况之后，组建各相关领域技术人员小组，对线路敷设进行深入的分析，明确整个线路网络的运行原理和风险点，在保证施工安全性及质量的情况下开展系统改造工作。决定将原本自动控制系统的控制箱拆除，增加闸门机侧操作控制和触摸屏远程控制功能。改建后，系统充分符合现场运行的要求，据业主方反应，新的自动控制系统性能十分优良，精确度明显提高。
结论
PLC及触摸屏组合凭借其不可替代的优势在自动控制系统中得到广泛的应用，对控制精确性、系统灵敏度的提高发挥出巨大作用，节能装置的运行效率和无故障运行率显著上升。在自动控制的过程中，PLC与触摸屏使得系统运行成本大大降低，能够将装置运行过程中的各类信息及时传递给管理人员，系统管理工作的质量也得到优化。相关单位需加强PLC与触摸屏技术的引进，提高技能装置控制效果。
参考文献：
[1]张勇.PLC和触摸屏组合控制系统的应用研究[J].科技创新导报，2019（07）：87+90.
[2]朱志伟.基于触摸屏与PLC的控制网络研究[J].山东工业技术，2018（23）：129.
[3]车程远.PLC和触摸屏组合控制系统应用[J].中国新通信，2017，19（06）：114-115.
论文作者:黄聪逸
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第28期
论文发表时间:2019/8/26
标签：触摸屏论文; 系统论文; 节能论文; 装置论文; 画面论文; 电压论文; 电流论文; 《建筑细部》2018年第28期论文;