摘要：觸摸屏的發展可謂世界的又一大成就，為人們的生活，工作提供了便利。本文講訴了一種基于PLC的組合開關，根據實際項目經歷，針對西門子TP170Bcolour觸摸屏在基于PLC的組合開關控制系統中的應用作出了整體的分析與設計。


        1、引言
　　
　　組合開關是一種具有高可靠性，并可方便實現多種控制功能的隔爆型電器設備，主要用于煤礦井下具有爆炸性氣體及煤塵的環境中，對額定電壓為3300v(1140v或660v)，額定電流分別為200A—400A的電動機進行順序啟動，延時啟動，停止，雙機雙速和換向控制。目前國內組合開關產品的控制部分主要是由抗干擾性強，可靠性高的可編程控制器(簡稱PLC)來實現的。
　　
　　在此類PLC控制系統中，為了使操作人員可以根據系統需要方便無誤的置入和修改參數，并實時地監視系統的運行情況，需要借助一個友好的人機界面(簡稱HMI)裝置--觸摸屏來實現。
　　
　　　　
　　2、系統結構及硬件組成
　　
　　本系統控制功能比較簡單，只需一臺PLC及其相應的擴展模塊即可。編程器擬采用普通PC機來替代，通過PLC和觸摸屏各自的通訊口，分別對其導入相應的程序文件。觸摸屏通過MPI電纜與PLC的另一通訊口連接，實現與PLC的通訊，系統結構框圖如下所示：　　
　　3、系統工藝簡介
　　
　　本組合開關內設8組獨立控制回路,每組可以單獨控制一路負荷。根據煤礦井下的特殊環境以及刮板輸送機等設備的實際運行情況,該控制系統設計有單機、程控、雙速(手動/自動)等多種工況控制方式以滿足系統控制要求。為了保證被控電機能安全可靠地運行,該控制系統每組控制回路中都設計有一些必要的保護功能，如漏電閉鎖保護，電流保護，電壓保護以及斷相保護等。
　　
　　當組合開關任一支路合閘前，PLC的CPU首先要對系統進行初始化，然后采集各支路負荷的整定輸入參數,判斷系統的控制方式,并啟動漏電檢測電路對被控線路及電動機進行漏電檢測。若存在漏電故障,CPU會閉鎖本支路的合閘回路,并顯示此故障信息。確認無漏電故障時，該回路則進入正常運轉狀態。正常運轉時，需要把系統的運行參數，工況控制方式以及運行中發生的故障等信息實時地顯示出來以供操作和維護人員參考。
　　
　　4、觸摸屏組態畫面設計
　　
　　西門子系列的觸摸屏配有專門的畫面組態軟件－SIMATICPROTOOL/PROCS，此軟件提供了多種控件和圖形庫文件，可組態出各種顯示和控制功能，實現系統操作狀態，當前過程值及故障的可視化。利用人機界面操作被監控系統，對PLC的實時數據進行顯示，記錄，也可以設計動態畫面來模擬控制過程，從而滿足監控要求。
　　
　　作者在充分了解本系統工藝的基礎上，對本系統的觸摸屏界面作出整體規劃。zui終畫面分為兩大部分：
　　
　　(1)畫面顯示部分
　　
　　運行參數畫面顯示(見圖2)
　　
　　運行工況畫面顯示(見圖3)
　　
　　故障畫面顯示(見圖4)
　　
　　(2)參數置入部分(見圖5－12)
　　
　　主要包括8個回路的參數整定和輸入，如回路的額定電流、速斷電流倍數、運行方式等。操作人員根據系統實際需要輸入相應的參數數據。
　　
　　具體來講，本系統組態畫面主要由如下幾個控件對象組成：
　　
　　(1)文本域
　　
　　文本域和PLC沒有任何鏈接，它們對用戶輸入不作出反應，并且在運行時不能在操作單元上被修改，主要用于對其它對象或控件的一種文本解釋。
　　
　　(2)輸出域
　　
　　輸出域是用來在操作單元上顯示來自PLC的當前值。一般來說，在將輸出域的變量和PLC的變量地址鏈接后，還需設定其上、下限值，如果PLC的輸出值超過范圍的數值時將被拒絕顯示。
　　
　　(3)狀態區
　　
　　狀態區是一個顯示元素。根據組態，可以組態一個報警指示器，顯示不能從操作單元上看見的設備單元的狀態(如電機)，或者組態一個指示燈，其顏色根據相關的狀態變化而改變或閃爍。
　　
　　上述各控件對象的添加和設置步驟大致相同，如下：
　　
　　(1)在畫面內單擊鼠標右鍵，從“插入對象”選項中選擇所需的控件，并擺放至合適位置；
　　
　　(2)調整所添加控件的大小，并在其屬性中設置所需參數(如文本，字體，顏色等)；
　　
　　(3)有些控件還需要和PLC中的相應I/O接點及存儲單元鏈接起來，以實現PLC的控制及參數輸入信息、PLC當前過程值及故障信息等向觸摸屏的輸出(如輸出域，狀態區等)。
　　
　　設計好的各畫面如下：　　
　　圖5(圖6－12的畫面和圖5相同，可略)
　　
　　5、觸摸屏操作控制的實現
　　
　　由于該觸摸屏需安裝于隔爆腔內，從而無法實現觸摸控制功能，故其實際上僅作為液晶顯示器來使用，其控制以及參數置入、修改等操作，均由隔爆外殼上的6個隔爆按鈕(S1－S6)來實現。按鈕的接點直接與PLC的輸入口聯接，各自功能及鏈接變量如下表所示：　　
　　6、模擬測試
　　
　　本組態軟件還提供了對未使用PLC連接的項目模擬測試程序。從菜單中選擇“文件”>“測試”>“啟動模擬程序”即可啟動此模擬程序。
　　
　　運行此程序后，在模擬程序表中合適的值，用于測試變量的顯示是否有誤。模擬表中的值在模擬期間將由運行系統讀取，這樣以來，就模擬了一個PLC的連接，從而完成了組態項目文件的離線測試。
　　
　　7、組態文件的下載
　　
　　在下載組態文件之前，應首先檢查觸摸屏電源接線是否正確；然后將觸摸屏的通訊接口(RS2321F2)和PC機的RS232端口相聯；zui后經編譯無誤后執行下載命令即可將組態文件寫入到觸摸屏的內存中。
　　
　　8、觸摸屏與PLC的連接
　　
　　組態文件下載完成后，首先應先對觸摸屏的通訊口的通訊參數進行設置，然后通過編程器設置PLC的通訊參數，使之與觸摸屏一致(主要是通訊協議和通訊波特率參數)。上述工作完成后，打開電源，將PLC置于運行檔，兩者就建立了連接并可以互相通訊了。
　　
　　9、結論
　　
　　把觸摸屏應用到以PLC為核心的控制系統中，操作人員不僅可以隨時查詢，監視到當前系統運行工況，故障等信息，而且可以十分方便的實現系統控制參數的輸入和整定，確保了整個控制系統安全、可靠的運轉。