PLC+觸摸屏在起重設備中的運用

摘 要：在實現PLC結合觸摸屏合理配置的過程中，才能夠提高設備控制能效。基于科學合理PLC觸摸屏配置中，使設備運行過程中更加的穩定，并且保證設備運行性能更加的可靠，從而促進社會生產活動。本文對于其中設備生產過程中的PLC觸摸屏配置實現分析，設計PLC結合觸摸屏的配置方案，從而能夠充分發揮生產領域中機械設備優越性能，提高生產效率，促進社會經濟發展。

關鍵詞：觸摸屏；PLC；起重設備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.136

使用可編程控制器能夠使控制系統可靠性控制精度得到提高，還能夠增強系統抗干擾能力。另外，使用觸摸屏也能夠為整體控制系統提供良好人機操作界面，所以兩者聯合能夠廣泛應用到工業生產中的各領域中。起重機的工作強度較大，而且使用較為頻繁。傳統起重機的串電阻調速方式中具有一些缺點，比如調速范圍較窄、起動轉矩比較小等。目前，計算機技術、電力電子技術和微電子技術在不斷的發展，從而促進了觸摸屏、PLC技術的發展[1]。基于此，本文就將PLC和觸摸屏為基礎，分析兩者結合在起重設備中的使用。

1 觸摸屏結合PLC配置方案的優勢

觸摸屏指的是一種添加在顯示器表面的介質，機械設備操作人員能夠直接利用手指在屏幕中點觸進行操作，不需要利用計算機設備查詢及數據整理對機械設備運行進行控制。簡單來說，觸摸屏就是一個傳感器，其主要包括控制器及檢測部位，檢測部位在顯示器表面設置，其主要目的就是對操作人員觸摸位置進行感應，之后顯示器就會將觸摸信號到觸摸控制器中傳輸，利用觸摸控制器使接收的操作信號進行計算處理，從而朝著相應坐標數據進行轉變，然后傳輸到系統CPU中，利用CPU中的編程程序進行處理并發送命令信息，機械設備就會實現相應動作指令的執行，從而實現機械設備命令運轉方式。PLC結合觸摸屏的標準配置方案就是：通過電動執行機構、壓力變送器、開度荷重綜合儀表輸出、行程開關量、電路檢測反饋開關量等相應的模擬量輸入信號和數字量輸入信號，調節并控制模擬量實現信號的輸出，電機控制等相應的數字量信號輸出及PLC輸入輸出模塊相互連接，PLC和觸摸屏能夠利用以太網和上層控制系統相互控制[2]。

2 硬件系統的設計

圖1為起重設備的結構，其中控制系統中通過變頻器通訊功能實現電機調速，利用觸摸操作對PLC內部位狀態進行改變，從而實現設備的控制。通過觸摸庫中利用一條數據傳輸線和對應的通訊協議實現各開關狀態、指示燈信號以及數據信號和PLC的相互連接。此設備使用兩套控制系統，使控制元件的數量提高了一倍，控制柜的體系比較大，配線較多。使用觸摸屏之后，能夠使原本控制面板中的指示燈、開關等整體到觸摸屏中移動，從而有效節約和輸入、輸出相互對應PLC的數量，還能夠降低其規模，節約傳統面板中的按鍵、開關及指示燈，從而縮小控制柜體積，降低配線，方便安裝及調試[3]。

觸摸屏也能夠實現數據的控制及顯示，節省傳統儀表、儀器的數量。另外，觸摸屏自身還具備數據運算的功能，輕松實現原本通過PLC進行的數據處理任務，降低PLC的程序負擔，從而加快程序運行的時間。圖2為數據顯示的畫面。

3 軟件的設計

3.1 軟件的功能

通過設備工藝流程，將PLC程序以動作的功能劃分成為多個模塊，在不同模塊出口實現動作完成標志位的設置，主系統對標志位狀態進行分析，結合機構運動傳感器的檢測及判斷，調用其他的子系統，以此能夠避免運動出現干涉的情況，協調設備的整體運動。程序一般包括主程序、起升機構子程序、行走機構子程序、數據通信子程序、模擬量采集子程序、判斷子程序、故障中斷程序、信息顯示等模塊[4]。

3.2 操作控制編程

利用觸摸屏對設備中所有操作控制實現，TP7觸摸屏組態軟件中的圖像庫較為豐富，利用帶指示燈的交替型按鈕實現編程，在按鈕按下或者抬起的時候，能夠設置PLC中對應輸入點的高低電平位置，以此使PLC實現設備控制，還能夠讀取設備動作傳感器信號，將其作為指示燈輸出。由于觸摸屏具有組態軟件支持，而且還能夠實現多頁面切換功能。那么能夠有效實現各按鈕操作，而且頁面較為美觀[5]。

3.3 使用故障編碼

設備某部件在運行過程中受到阻礙，或者在工作過程中的元件沒有及時跟上，那么程序就會通過監測各個位置的傳感器信號，并且計時規定動作的到位時間，如果超出時間的范圍不能夠得到下一個動作的信號，就表示其出現故障，此種工作是利用動作超時判斷子程序進行處理的。在處理故障信息的過程中利用故障編碼及排隊等技術，首先將ASC碼充分的展現出來，在故障出現的時候，利用PLC編程中的字傳輸指令對編碼進行傳輸。觸摸屏端編程利用信息列表空間，能夠將編碼值中的故障信息進行展現。

另外，當設備運行中可能會出現兩個或者多個故障時，將PLC程序作為基礎實現順序執行，觸摸屏屏幕中只能夠展現最后的執行指令編碼故障。那么，通過故障急緩程度進行優先級排隊，對緊要的故障進行判斷，安排最后一條指令，以此進行前推。在出現多故障時，就會展現最高級別故障信息。在對緊急故障進行處理的過程中，會將次一級故障信息自動的展現。在設備沒有故障的時候，就會將優先級最低信息進行展現，也就是設備正常運行[6]。

3.4 展現報警畫面故障

在設備控制的過程中，要能夠解決多種隨機出現的異常情況，在此異常情況中，部分需要緊急處理及報警故障，使控制系統能夠通過觸摸屏屏幕盡量指出故障點，從而使操作人員能夠將故障及時的排除。觸摸屏能夠對大量隨機故障進行預測，如果出現設備異常，可迅速的尋找和其相對應的故障內容，在調出之后展現在觸摸屏中，并且提醒督促操作人員干預，及時將故障排除。圖3為報警窗口和故障處理梯形圖，產生的報警可在窗口中尋找發生故障的時間和原因，操作人員將其作為基礎對故障進行排除[7]。

3.5 觸摸屏變動參數輸入口設計

在實際使用起動設備的過程中，遇到不同的工況時，對于設備的起升高度可能有不同的要求，必須通過電腦設備連接PLC，在編程軟件中改變其對應參數，此種方式比較繁瑣。現如今，通過觸摸屏和PLC的連接，可以實現在觸摸屏的界面上進行參數設定，方便快捷又不要求太高難度的專業知識，提升了普通用戶的使用體驗。

在PLC程序中設置一個可讀可寫的全局變量VD，用來作為起升高度的設定值。同時在觸摸屏的編程界面中設置一個可寫的數據輸入框，并將框內的數據內容（十進制的高度）換算成一個雙字長度的二進制數據VD01，通過觸摸屏和PLC的數據連接，將值VD01從觸摸屏中傳輸到PLC中的變量VD02，然后將二進制VD02換算成十進制的高度值（單位可選米/毫米）并賦值給全局變量VD。即可實現通過觸摸屏來修改PLC內部程序中的參數值。

3.6 輸出控制的設計

輸出控制指的是電磁制動器控制、小車電動機控制、升降機控制、大車電動機控制等。在起重機作業的過程中，要注意溜鉤的情況。一般劃分溜鉤包括兩種，分別為重物懸空啟動及懸停的過程。（1）在重物懸停的過程中，要實現停止頻率的設置，如果變頻器工作頻率比這個頻率要低，那么就要通過變頻器實現信號的輸出，對電磁制動器實現運行指令的發送，通過一段時間延遲之后，電磁制動器就能夠將重物抱住，并且降低變頻器頻率成為0。（2）在重物懸空時再啟動的過程中，實現上升啟動頻率的設置，同樣使變頻器工作頻率滿足此數值的時候就會停止上升，依然從變頻器中實現信號的輸出，將運行指令發送到電磁制動器中，在此過程中也具有一段時間延遲，然后電磁制動器將重物松開，變頻器的工作頻率再繼續升高，直到滿足工作需要頻率[8]。調控過程的主要目的就是先低頻率供電使電動機勵磁產生向上的力矩，力矩足夠后再打開制動器，保證重物不會在松開抱閘制動器的瞬間因為自重而下滑。

4 結束語

在起重設備中使用PLC結合觸摸屏技術，能夠有效實現操作及控制一元化。利用屏幕實現功能操作，改編程序就能夠添加觸摸鍵，擴展其中的功能。另外，還能夠解決傳統添加開關破壞整個控制面板格局的問題，提高控制的靈活度。工作人員還能夠充分發揮多技術的優勢，使用觸摸屏軟件資源，創建具有吸引力及簡潔的屏幕畫面對操作人員進行感染。在實際使用的過程中具有良好的效果，能夠有效節約大量指示燈、現場按鈕等易損器件，簡化連線，提高系統的可靠性。

參考文獻：

[1]吳煒華.淺析PLC和觸摸屏在多自由度氣動機械手系統中的應用[J].通訊世界，2018，12（04）：297-298.

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[3]夏金偉，許連閣，于曉云，郭海林.基于PLC+觸摸屏技術的多通道信號檢測和存儲研究[J].電大理工，2016，21（04）：15-17.

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[7]蓋超會，鄭小濤.PLC和變頻器在起重船控制系統中的應用[J].艦船科學技術，2016，38（04）：52-54.

[8]鄒寧.改進機械設備中PLC觸摸屏的配置方案[J].民營科技，2015

，11（08）：32-32.

作者簡介：鄧黎黎（1983-），女，湖北人，本科，學士，電氣技術工程師，主要從事水利水電起重設備電氣自動控制設計。