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摘要：本文介紹了觸摸屏結合PLC在壓鑄機控制系統中的應用，并對該控制系統中的觸摸屏頁面設計和PLC的原理及作用進行了分析。
關鍵詞： PLC 觸摸屏 壓鑄機 抗干擾
中圖分類號：TP273

引言：壓鑄機作為有色金屬鑄件生產的重要裝備，通常是在現場環境惡劣，電磁干擾嚴重的環境下工作，其供電系統也常受大負荷設備啟停的干擾，決定了其控制系統的高抗干擾性[1]。采用可編程邏輯控制器PLC，可利用其硬件和軟件上采取的一系列抗干擾措施，使它可以直接安裝于工業現場而穩定可靠地工作。但單純的PLC控制系統不宜實現現場監控以及工藝參數的現場設置和修改。若采用上位監控計算機PC與PLC通信的方式進行監控和參數設置，不僅投資成本高，而且上位機一般難于設置在壓鑄機高溫、輻射、高電氣干擾的生產現場，不便于現場操作人員對生產過程實施監控和參數的在線設置。鑒于壓鑄機控制系統工藝參數較多，且需要人機交互，使用可靠性高的觸摸屏就是很好的選擇。通過觸摸屏和PLC結合使用，可以在觸摸屏中直接設定目標值并與生產實際值作比較，并可實時監控到系統各工藝參數的大小和變化趨勢，實現報警、故障診斷等功能[2]，從成本、開發、維護上更適合于壓鑄機控制系統。

1．控制系統硬件組成與結構原理

壓鑄機控制系統本身是通過各種接口與外圍設備與生產過程發生關系，并對生產過程的各個工藝參數進行數據處理和控制的。控制系統組成框圖如圖1所示。

圖1 控制系統組成框圖

現場控制級由PLC和觸摸屏組成，核心控制器PLC擴展一塊模擬輸入模塊，一塊模擬輸出模塊[3]。具體控制過程為：由行程開關和控制按鈕發出的開關信號指示出目前壓鑄機所作的動作，經由模擬輸入模塊采集油壓、合型力、速度等模擬量即可檢測到壓鑄機工作的狀態，然后通過PLC邏輯運算，形成相應的開關量輸出，同時通過模擬量輸出模塊控制流量、壓力比例閥，這樣整體控制壓鑄機的動作。同時，PLC把檢測到的壓鑄機狀態和動作信號送入觸摸屏，對各種故障進行診斷，并顯示一些重要的參數大小，如合型力、壓射速度等[4]，更為重要的是，用戶可以通過觸摸屏實時調整參數目的值，從而實現了實時監控的作用，保證鑄件質量，提高了生產率。

2 控制系統中PLC的作用

PLC作為控制單元，是整個系統的控制核心。通過接收開關量、模擬量輸入，經處理后輸出開關量、模擬量去控制繼電器的動作，程序流程圖如圖2所示。

圖2 PLC運行框圖

PLC的作用主要體現在以下幾個方面：

（1）初始化變量，設置自由通訊口協議和中斷協議；
（2）與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對觸摸屏輸入的信息進行處理；
（3）完成數字量與模擬量的相互交換；
（4）實時控制壓鑄機的動作狀態。

3．觸摸屏的應用

觸摸屏界面由支持軟件進行編譯、設計，然后從支持工具下載到觸摸屏即可使用。觸摸屏與PLC之間通過RS232通信電纜進行連接。由PLC對觸摸屏狀態控制區和通知區進行讀寫達到兩者之間的信息交互[5]。

根據壓鑄機的控制和操作要求，共設計了主界面、輸入信號監控界面、輸出信號監控界面、參數設置界面、澆注機輸入輸出界面和報警界面等六個主要的人機交互界面。壓鑄機各個部件的工作狀態、運行狀態都可在觸摸屏上動態顯示。

3.1主界面的設計

在主界面上建立壓鑄機動態監控模型，實時顯示控制壓鑄機動作的主要電磁閥的狀態和壓鑄機工作時的各種工藝參數，如圖3所示，由它可以方便快捷地觀察壓鑄機在某一刻的工作狀態。

圖3 主界面

3.2 信號輸入監控界面

點擊主界面上的輸入信號功能按鈕，進入輸入信號監控畫面，如圖4所示，該界面包括控制系統中主機PLC所有的輸入信號，此項功能用來監控輸入信號是否正常，以便完成觸摸屏的故障診斷功能。

圖4 信號輸入監控界面

3.3信號輸出監控界面

點擊主界面上的輸出信號功能按鈕，鏈接進入輸出信號監控界面，如圖5所示，該界面顯示壓鑄機主機PLC所有的輸出信號，用信號燈的亮滅表示輸出信號的有無，此項功能主要用來監控信號是否正常。

圖5 信號輸出監控界面

3.4參數設置界面

點擊主界面上的參數設置功能按鈕，鏈接進入參數設置界面，如圖6（略，說見《鑄造縱橫》12期）所示，通過該界面可以根據用戶的需要和壓鑄機的質量設置壓鑄機工作工藝參數，更好地起到人機交互性。

3.5澆注機界面

點擊主界面上的澆注機功能按鈕，進入澆注機輸入輸出界面，如圖7（略，說見《鑄造縱橫》12期）所示，該界面包括澆注機的輸入信號和輸出信號的監控顯示燈，還有澆注機工作時的各個參數。

3.6報警界面

點擊主界面上的報警信息功能按鈕，鏈接到報警信息界面，如圖8（略，說見《鑄造縱橫》12期）所示，該界面將顯示所有壓鑄機相關的報警項目，包括壓力、溫度、液位等多個報警狀態。

4．結論：

本論文是遼寧省教育廳科學研究項目 “大型壓鑄機實時控制系統研究”的后期研究工作，將觸摸屏技術與PLC結合應用于壓鑄機控制系統，具有如下特點：

（1）觸摸屏人機界面上設置的各種按鈕、開關、信號顯示燈、儀表等都是實物的替代品，觸控壽命長，大大提高了壓鑄機控制系統的可靠性。
（2）觸摸屏與PLC的連接通訊是通過軟件實現的，不占用PLC的I/O點，只需要中小型的PLC即可滿足壓鑄機的生產，節省了成本。
（3）通過PLC不少于2000次/秒的狀態檢測，可以檢測到狀態的瞬息變化，并對壓鑄機進行相應實時的控制，誤動作發生的幾率幾乎為0，安全性能高。
（4）系統的程序接口簡單，用戶能夠很方便的進行系統的二次開發，靈活配置來適應客戶的要求，很大程度上保證了整體系統的靈活性和可伸縮性。

參考文獻：
[1] 阜新壓鑄機廠；壓鑄機及其使用維修.
[2] TP7觸摸屏面板設備手冊[M],SIEMENS公司，1998
[3] W.Sequeira,R.Kind,R.Roberts;Optimization of Die Casting Part Design,Process Parameters and Process Control Using Newly Developed Die-casting Simulation Tools cincinnati ,Ohio;
2001 Transactions/Congress Sessions,Cincinnati
,Ohio, Oct 29-NOV 1, 2001 p.69-76
[4] 孫偉英，趙繼印，蓋爽，李西林；壓鑄工藝參數在線檢測及遠距離通信系統[J],沈陽：儀表技術與傳感器，2003，11
[5]齊蓉；可編程計算機控制器高級技術[M],西安：西北工業大學出版社，2002