1、南 陽 理 工 學 院 本科生畢業設計（論文） 基于觸摸屏的多級皮帶機PLC控制系統設計PLC Control System Design of Multistage Belt Conveyor Based on Touch Screen總 計： 42 頁表 格： 3 個插 圖 ： 30 幅南 陽 理 工 學 院 本 科 生 畢 業 設 計（論文）基于觸摸屏的多級皮帶機PLC控制系統設計PLC Control System Design of Multistage Belt Conveyor Based on Touch Screen學 院（系）： 電子與電氣工程系 專 業： 電氣工程及其自動

2、化 學 生 姓 名： 學 號： 指 導 教 師（職稱）： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學院 Nan yang Institute of Technology畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期：

3、使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本

4、聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日基于觸摸屏的多級皮帶機PLC控制系統設計電氣工程及其自動化專業 胡雪琪摘 要 隨著工業自動化的發展，PLC與計算機的通訊在工業中的應用越來越廣泛。課題在監控系統的設計中，分析了

5、工業監控系統所應具有的功能和工作原理，通過分析多級皮帶機運行控制流程，設計相關控制方案，采用歐姆龍PLC編寫控制程序，并基于EB500軟件設計觸摸屏監控界面，通過上位機觸摸屏軟件監控下位機PLC的控制系統，實現了工藝設備的啟/?？刂?、故障報警、停機處理，同時對設備的各種性能參數進行動態顯示，實現了基于觸摸屏的皮帶機實時監控。關鍵詞歐姆龍PLC；觸摸屏；工業監控系統；人機界面PLC Control System Design of Multistage Belt Conveyor Based on Touch ScreenElectrical Engineering and Automation

6、 Specialty HU Xue-qiAbstract: Along with the development of industrial automation, the communication of PLC and computer in industrial application is more and more widely. The Topic in the design of the monitoring system analyzes the industrial control system should have the function and working pri

7、nciple, after the analysis of the control process and design control scheme, use Omron PLC to write control procedures and design for monitoring based on EB500 software touch screen interface, realize the real-time industrial field monitoring control by using computer touch-screen software to monito

8、r the PLC control system. Realized the process equipment run/stop control, fault alarm, stopping treatment, meanwhile the various performance parameters of equipment dynamically display, and analysis of a complete industrial monitoring system should have the function and working principle, realized

9、real-time belt conveyor monitoring based on the touch screen. Keywords：OMRON PLC; touch Screen; industrial monitoring system; human-machine interface目 錄1引言11.1 設計意義11.2 設計研究內容及主要工作22 皮帶機監控系統整體設計方案32.1 皮帶輸送機32.2 監控系統總體設計32.2.1 監控系統的組成結構32.2.2 上位機監控系統42.2.3 下位機控制系統42.3 監控界面設計43 歐姆龍PLC簡介53.1 PLC一般結構53.

10、2 內部寄存器及I/O配置54 上位機與PLC通訊及監控程序的設計方案及功能64.1 系統的設計方案64.1.1 PLC的選擇64.1.2 編程軟件的選擇64.1.3 設計方案64.2 通訊與監控系統的功能74.3 歐姆龍CPM2AH系列PLC的通訊協議85 PLC程序設計85.1 多級皮帶機雙向控制PLC設計方案85.2 PLC程序設計105.2.1 主程序105.2.2 逆流啟動程序段105.2.3 順流啟動程序段116 現場觸摸屏監控系統設計126.1觸摸屏136.1.1 觸摸屏技術136.1.2 觸摸屏的分類13 6.1.3 觸摸屏的應用136.2 MT500觸摸屏簡介146.3 EB

11、500 組態編程軟件156.4 觸摸屏畫面的設計156.4.1 EB500觸摸屏畫面的設計流程156.4.2 畫面組態17結束語25參考文獻26附錄27致謝351 引言工業生產現場往往非常惡劣，單純依靠技術人員對現場數據進行采集處理，一旦數據變化速度快或者數據量大就難以滿足工業控制的實時性要求。然而僅僅實現對現場設備的控制已經無法滿足工業自動化的更高要求，在對現場設備進行控制的同時實現對其運行狀況的實時監視具有更多的實際意義，因此對工業現場進行自動檢測控制和監視管理的工業監控系統應運而生。工業監控系統是以計算機為基礎用于生產過程自動監控的自動化系統，在對現場設備進行監視和控制的同時，實現數據采

12、集、設備測量與控制及各類信號報警等各項功能。隨著計算機技術、網絡技術、控制技術的不斷發展，監控系統自誕生之日發展到今天，共經歷了五代基于不同軟硬件的發展階段1?；诠I控制計算機（Industrial Personal Computer IPC)的工業監控系統。其基本特點是輸入輸出裝置采用板卡的形式，并將板卡與工控計算機的系統總線相連。IPC上必須安裝多種驅動程序來采集數據，占用大量資源，造成系統不穩定；IPC中的數據具有獨占性，只能通過本機進行分享，同時現場設備擴充困難，因此一般適用于中小型特別是小型監控系統。微型計算機技術被應用到PLC中，使得PLC不僅具有邏輯控制功能，而且增加了運算、數

13、據傳送和處理等功能，成為具有計算機功能的工業控制裝置，具有可靠性高、編程簡單、通用性強、安裝及維護方便等特點1。一般來說，由PLC構成的監控系統分為三種類型，分別是：單機控制系統、集中控制系統和分布式控制系統。集散控制系統(Distributed Control System，DCS)后，集計算機技術、控制技術、網絡技術、CRT顯示技術于一身的DCS在化工、電力、冶金等自動化領域得到了廣泛應用。DCS由回路儀表控制系統發展而來，它把大量分散的單回路檢測系統通過計算機進行集中統一管理，用各種功能模塊代替傳統儀表，利用計算機完成回路調節、工況聯鎖、參數顯示、數據存儲等多種功能，故迅速成為工業自動控

14、制系統的主流。基于現場總線(Field Bus)技術的工業監控系統，即現場總線控制系統 (Field bus Control System，FCS)，是一種全分散、全數字式、雙向、串行、多節點的通信與控制系統。1.1 設計意義皮帶機運輸系統是礦石碼頭實現其各項生產工藝流程的關鍵基礎環節，具有涉及的工業控制設備眾多、礦石運輸路線跨度大、沿途工礦較為惡劣等特點。為了保證設備工作正常、礦石的安全運輸及工作人員的生命安全，對皮帶機運輸系統的全程實時監控是一項長期而重要的工作，因此礦石碼頭迫切需要可靠、準確、安全的工業監控系統對礦石的卸、堆、取、裝等生產流程進行全面的監視與控制。由于我國現代物流業起步較

15、晚，港口監控系統的整體發展水平還比較落后，國內工控人員自行研究開發的皮帶機監控系統仍舊處于初級階段，大多為基于繼電器與接觸器控制和人工手動操作的傳統半自動化系統。這種傳統的皮帶機監控系統由工作人員在生產現場手動操作皮帶輸送機及其它裝卸設備來完成碼頭生產作業，系統運行環境惡劣，一次啟動設備多，安全聯鎖要求高，經常會出現皮帶機打滑、跑偏及溜槽堵塞等故障，因而生產效率極其低下，根本無法滿足實際生產的不間斷運行、控制實時性和安全性等要求1。開展皮帶機監控系統的研究，是提高碼頭的生產過程綜合自動化水平和經濟效益，適應碼頭生產發展的需要，也是促進國民經濟的需要2。運用現代通信技術和工業控制網絡技術以及采用

16、最新的觸摸屏組態監控工具，把先進的工業生產自動監控理念應用于實際的碼頭皮帶機監控系統，用一臺微型機作為監控系統的上位機，上位機通過監控級工業網絡與PLC相連實現對現場數據的巡回采集、集中處理，實現了港口自動化系統的分散檢測控制與集中監控管理3。1.2 設計研究內容及主要工作目前在國內港口方面，以監控組態軟件設計出皮帶機實時監控系統具有強烈的現實意義。以工業通信網絡為基礎，采用歐姆龍系列PLC，觸摸屏監控軟件，設計所做的主要工作有：(1) 參考國內外資料，分析觸摸屏監控軟件的構成與功能特點，并總結出利用觸摸屏監控軟件開發實際工業監控系統的一般流程。(2) 通過對現有礦石碼頭皮帶機的主要生產設備和

17、工藝生產流程的分析研究，提出監控系統的整體設計方案，重點是系統組成結構和操作方式的設計。(3) 基于觸摸屏easy view系列軟件開發上位遠程監控子系統，上位工控機與下位機進行數據通信并設計出相應的動態監控界面，實現流程運行狀態、流程設備啟/停狀態的實時監控，并具有實時數據庫、數據處理、運行報警、安全策略等多種功能。(4) 基于觸摸屏easy view系列軟件用MT500開發上位現場監控子系統，上位觸摸屏通過網絡與下位機進行數據通信并設計出相應的動態監控界面，實現生產設備的現場監視與控制。2 皮帶機監控系統整體設計方案2.1 皮帶輸送機皮帶輸送機(Belt Conveyer，BC)具有運量大

18、、運輸連續、維護簡便等特點，在礦石碼頭生產中是比較經濟可靠的運輸設備，所以已成為礦石原料輸送轉移的主要運輸設備。本設計中的水平運輸系統，由歐姆龍公司的CPM2AH系列PLC進行工藝流程自動控制，停機制動使用電磁抱閘制動器，并對過長的皮帶機配備張緊裝置。由于實際生產運行中，皮帶輸送機跨度大，易形變，經常會發生故障從而影響生產進度，為此在皮帶輸送機沿線安裝有大量保護開關，如跑偏開關、拉繩開關、欠速開關、溜槽堵塞開關、縱向撕裂開關、料流檢測開關等2。要實現整個碼頭物料運輸系統的安全順利運行，除了皮帶輸送機的正常工作外，還離不開各種皮帶機輔助設備參與流程運作。皮帶機轉換裝置：由于皮帶機跨度大且礦石運輸

19、路線多樣，需要在沿途興建一些皮帶機轉接樓 (Transfer House，TH)并通過樓中的皮帶機轉換裝置來完成礦石運輸路線的轉換或者延伸。皮帶機轉換裝置由空壓機和料流切換翻板組成，由空壓機產生足夠氣壓推動翻板運動，從而控制料流切換翻板的位置變化。除塵器：為了防止礦石運輸過程中產生的粉塵過大對現場人員造成危害并影響監控效果，所有皮帶機轉接樓中的礦石落料處都安裝有干式除塵器。除塵器運行前，先要啟動空壓機來鼓風。噴水閥：為了防止礦石在運輸過程中與皮帶機摩擦過熱而影響原料質量，皮帶輸送機沿線安裝有若干噴水閥，可以根據需要自動噴淋以便在礦石過熱時給礦石清潔降溫。2.2 監控系統總體設計2.2.1 監控

20、系統的組成結構皮帶機監控系統依據分散檢測控制、集中監控管理的原則，設計為以工業通信網絡為紐帶、由上位機監控系統和下位機控制系統兩部分組成的高可靠性實用系統。本皮帶機監控系統實際上是一個由集中監控層和設備控制層構成的二級集散控制系統。作為集中監控層的上位機監控系統，主要是工控機和觸摸屏，提供友好、豐富的人機操作界面，處理自動化任務，實現系統狀態動態顯示、設備工作信息采集、工藝流程控制及報表輸出等功能，進行系統全面的監控和管理，并通過監控級工業網絡與下位機交換信息；作為設備控制層的下位機控制系統，主要是可編程控制器，與現場電氣設備和執行機構直接連接，執行可靠、有效、具體的分散控制。在監控系統的運行

21、過程中，下位PLC通過傳感器采集監控對象的狀態數據，采集到的信號由屏蔽信號電纜從現場傳送到PLC控制柜的接線端子板上，再經由中間繼電器中轉送入PLC的輸入模塊，完成現場信號的采集過程；上位機通過與下位PLC通信實時獲取監控對象的狀態數據，對數據進行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀地顯示在上位機屏幕上，另一方面按照工藝流程要求和操作人員的指令將控制數據送入PLC的輸出模塊，按PLC的用戶程序對數據進行運算處理后再通過執行器驅動對應監控對象的電機、電磁閥等工作，完成現場設備的控制過程3。監控系統的工作原理如圖1所示。圖1 監控系統的工作原理圖2.2.2 上位機監控系統現場觸摸屏監控系統由一臺工業

22、用觸摸屏構成，用于取代傳統的控制面板和顯示儀器，實現對皮帶輸送機B1-B4控制及其相關輔助設備的現場實時監控。觸摸屏選用MT500系列觸摸屏，監控組態軟件選用Easy View系列觸摸屏專用組態軟件EB500中文版。2.2.3 下位機控制系統下位機控制系統實時采集現場設備的各種數據，同時接受上位機發出的流程控制命令對各生產設備按工藝流程要求進行有效控制。下位機控制系統的主要控制對象為皮帶輸送機（這里以四級皮帶機為控制對象）。2.3 監控界面設計監控界面是整個監控系統的主要組成部分，是系統進行實時監控的主要人機接口(HMI)，監控界面的友好程度是衡量監控系統質量的重要指標。監控界面的設計首先應滿

23、足生產工藝流程的要求，同時界面要友好，形象逼真，便于操作管理。由于皮帶機的生產規模大，生產線長，需要監控的大型設備多，所以監控系統要實現全局生產的實時監控就必須按照現場設備的物理位置和功能特點設計多個監控界面。監控界面被分為三類：工藝流程圖界面(主監控界面)、逆流控制界面(流程控制界面)、順流監控界面(流程控制界面) 5。系統監控界面一般分為三個部分：總覽部分、現場畫面部分和按鈕部分。在總覽部分一，可組態畫面標題、啟動運行方式選擇：在按鈕部分可組態每個畫面中顯示的固定按鈕；在現場部分可組態當前監控的各機構的具體情況。3 歐姆龍PLC簡介3.1 PLC一般結構其基本組成部分大致采用了典型的計算機

24、結構，主要包括CPU、RAM、ROM和輸入、輸出接口電路等，其內部采用總線結構，進行數據和指令的傳輸。如果把PLC看作一個系統，該系統由輸入變量-PLC-輸出變量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入變量，這些輸入信號經過PLC外部輸入端子輸入到內部寄存器中，再由這些輸出變量對外圍設備進行控制。PLC組成部分如圖2所示。圖2 PLC組成部分3.2 內部寄存器及I/O配置內部寄存器每個區分配一定數量的寄存器單元，并按不同的區進行編號。I/O區的寄存器可直接和外部輸入、輸出端子傳遞信息。I/O寄存器一般是一個16位的寄存器，它的每一位對應PLC的一個外部端子。不

25、同機型的PLC配備不同的I/O點，一般小型的PLC其主機有幾十個I/O點。內部輔助寄存器區可供用戶存放中間變量使用。在PLC中常習慣稱它們為“輔助繼電器”。PLC用來存放從外圍設備采集進來的各種數據，或運算、處理的中間結果的內部存儲區域。歐姆龍CPM2AH可編程序控制器的寄存器范圍，如表1。表1 歐姆龍CPM2AH可編程序控制器的寄存器范圍項目范圍輸入繼電器IR160位：00000-00915輸出繼電器IR160位：01000-01915特殊輔助繼電器SR448位：22800-25515輔助記憶繼電器AR384位：0000-2315保持繼電器HR320位：0000-1915鏈接繼電器LR256

26、位：0000-1515定時器/計數器TIM/CNT56位：0-255數據存儲區DM2,048字：0000-20474 上位機與PLC通訊及監控程序的設計方案及功能4.1 系統的設計方案4.1.1 PLC的選擇本設計選擇實驗室現有的歐姆龍公司的CPM系列PLC作為通訊的下位機。歐姆龍公司的CPM系列PLC成本低由于可以直接利用已有的配電網絡作為傳輸線路，所以不用進行額外布線，從而大大減少了網絡的投資，降低了成本；高速率PLC能夠提供高速的傳輸并且在線PLC屬于“即插即用”，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網絡，使用非常便捷。4.1.2 編程軟件的選擇Easy View 500 軟件操作容易

27、而功能強大。人機界面使在操作人員和機器設備之間做雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的結合文字、按鈕、圖像、數字等來處理完成監控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕，隨著機械設備的飛速發展，使用人機界面使機器的配線標準化、簡單化，同時也降低了生產的成本。觸摸屏作為一種新型的人機界面，簡單易用，有強大的功能及優異的穩定性使它非常適合用于工業環境，應用非常廣泛。MT500系列觸摸屏使專門面向PLC應用的，它不同于一些簡單的儀表式或其他的一些簡單的控制PLC的設備，其功能非常強大，使用方便。4.1.3 設計方案在選擇好PLC型號和編程工具后，需要有一個清晰的設計思想，首先建立通訊，然后編制監控軟件模塊

28、。（1）PC機和PLC的通訊雙方通訊的前提就是必須首先對通訊串口設置相同的數據位，起始位，結束位，波特率和奇偶校驗。對Easy View 500 及大部分PLC而言只支持非同步傳輸模式，必需有實體介面作為傳輸的媒介將數據以非同步傳輸模式送出及接收。利用一臺PC機RS232串行端口COM1和COM2進行調試，把RS232通訊線的一端接在PLC的RS232接口上，發送正確的通訊指令，檢測是否得到正確的PLC響應4。（2）測試PLC的通訊命令查閱通訊協議，利用上面所做的通訊程序，不斷給PLC發送各種指令，直到能得到PLC的正確響應為止。（3）向PLC發送命令幀PLC和PC機的通訊能順利進行的基礎上，

29、發送正確通訊命令幀給PLC，分析處理反饋回來的代碼信息，得到PLC各種數據和狀態7。（4）編制監控程序的界面用Easy View 500 系列觸摸屏軟件編輯監控界面，能直觀的顯示出PLC資源的狀態及數據信息。4.2 通訊與監控系統的功能通訊與監控系統模塊的主界面如圖3所示，在菜單編輯中選擇系統參數項，將出現以下對話框：圖3 系統參數設置在系統參數設置可以分別對PLC設置、一般、指示燈、安全等級、編輯器、硬件進行設置。在PLC設置中，可以對PLC的類型，人機類型，通信口類型等進行設置，在本次設計中，選擇OMRON系列的PLC，人機類型選擇MT510S/508S 640*480。該系統模塊有以下幾

30、項功能：PC機與歐姆龍CPM系列PLC通訊功能的實現、I/O點、數據寄存器、中間繼電器等PLC內部寄存器的監控功能的實現。在一些分布式控制系統中普遍采用串行數據通訊，即用來自微機串行的命令對控制對象進行控制操作，歐姆龍CPM2H系列PLC與PC機之間進行數據傳送時所采用的是RS232通訊接口。4.3 歐姆龍CPM2AH系列PLC的通訊協議通訊協議就是通訊雙方就如何交換信息所建立的一些規定和過程。歐姆龍CPM2AH系列PLC通訊系統的基本協議是歐姆龍公司提供的HOSTLINK通訊協議4。上位機連接系統即HOSTLINK系統是一種即優化又經濟的通訊方式，它適合一臺上位機與一臺或多臺PLC進行鏈接。

31、上位機可對PLC傳送程序，并監控PLC的數據區，以及控制PLC的工作情況。其編程口通訊協議命令如表2所示：表2 歐姆龍通信協議命令識別碼PLC的工作模式命令運行監視編程RR有效有效有效讀出輸入/輸出/內部輔助/特殊輔助繼電器區RL有效有效有效讀出鏈接繼電器（LR）區RH有效有效有效讀出保持繼電器（HR）區RC有效有效有效讀出定時器/計數器當前值區RG有效有效有效讀出定時器/計數器狀態值RD有效有效有效讀出數據內存（DM）區RJ有效有效有效讀出輔助記憶繼電器（AR）區WR無效有效有效寫入輸入/輸出/內部輔助/特殊輔助繼電器區WL無效有效有效寫入鏈接繼電器（LR）區WH無效有效有效寫入保持繼電器（

32、HR）區WC無效有效有效寫入定時器/計數器當前值區WG無效有效有效寫入定時器/計數器狀態值WD無效有效有效寫入數據內存（DM）區WJ無效有效有效寫入輔助記憶繼電器（AR）區MS有效有效有效讀出狀態SC有效有效有效寫入狀態KS無效有效有效強制置位KS無效有效有效強制復位5 PLC程序設計5.1 多級皮帶機雙向控制PLC設計方案 本設計中是對多級皮帶機控制，在此以四級皮帶機為例來說明其控制方法。一般工礦場所常用的是皮帶機逆流啟動控制，可以確保其安全上料，但是逆流啟動控制系統該方式對運輸機數量較多的系統，因啟動時間長、設備空運轉而造成機械磨損和能源損耗。本設計以PLC為核心控制器，以觸摸屏為人機交互

33、界面，設計具備“順流啟動”和“逆流啟動”兩種方式的雙向啟動控制系統，可根據需要隨時轉換，以滿足工藝要求，同時通過觸摸屏對全過程進行動態監控6。應用歐姆龍PLC控制四級皮帶機運行設計方案：(1) 采用啟動信號控制主程序運行，在主程序中進行選擇采用逆流或者順流方式啟動皮帶機。(2) 當選擇逆流啟動時，皮帶機B4先開始啟動，啟動3秒后，皮帶機B3開始啟動，在B3啟動運行3秒后，皮帶機B2開始啟動運行，在B2啟動運行3秒后B1開始啟動，系統開始上料運行，若此時有流程設備產生故障，則故障設備的上游設備將無法啟動，并彈出信息提示和聲光報警，在有關人員確認后發出流程停止命令對己啟動的設備全部逆序停止。待系統

34、正常后，程序控制系統逆流啟動。(3) 當選擇順流啟動時，程序跳轉至順流啟動開始進行運行，使用跳轉指令使兩種啟動方案互不干擾，皮帶機B1先開始啟動，啟動3秒后，皮帶機B2開始啟動，在B2啟動運行3秒后，皮帶機B3開始啟動運行，在B3啟動運行3秒后B4開始啟動，在系統開始啟動后就上料運行，若此時有流程設備產生故障，則故障設備的下游設備將無法啟動，并彈出信息提示和聲光報警，在有關人員確認后發出流程停止命令對己啟動的設備全部順序停止。待系統正常后，程序控制系統順流啟動正常運行。流程控制的完整運行模式如下流程圖4所示。圖4 運行控制流程圖5.2 PLC程序設計5.2.1 主程序歐姆龍PLC的I/O分配表

35、如下表，表3所示。表3 I/O分配輸入輸出急停按鈕00000逆流啟動指示01000系統啟動按鈕00001順流啟動指示01001順流啟動00002皮帶機B101002逆流啟動00003皮帶機B201003壓力傳感器100004皮帶機B301004壓力傳感器200005皮帶機B401005一級皮帶機故障00006二級皮帶機故障00007三級皮帶機故障00008四級皮帶機故障00009使用啟動按鈕0.01控制系統準備開始運行：0.02控制皮帶機逆流啟動；0.03控制皮帶機順流啟動，主程序段如下圖5所示。圖5 PLC控制主程序段5.2.2 逆流啟動程序段在PLC控制過程中使用JMP跳轉與JME跳轉結束

36、指令結合的方法，在按下0.02進入皮帶機逆流啟動系統，即皮帶機B4先啟動，3秒后皮帶機B3啟動，按此順序依次延時3秒啟動皮帶機，直至皮帶機B1啟動，系統開始上料運行。如圖6所示。圖6 加入跳轉指令使用輔助繼電器控制啟動皮帶機，并同時啟動時間繼電器進行延時，延時結束后啟動下一級將要啟動的皮帶機。用下面指令實現功能。如圖7所示。圖7 逆流啟動中設置延時啟動下一級延時到時間后TIM000觸點閉合，同時啟動200.03，由輔助繼電器200.03控制皮帶機B3的啟動與下一級延時信號的觸發。如圖8所示。圖8 啟動B3并開始延時啟動下一級皮帶機依次設置各級皮帶機的啟動信號與延時信號的，使皮帶機按逆物流方向啟

37、動，系統正常運行。若此時有流程設備產生故障，則故障設備的下游設備將無法啟動，并彈出信息提示和聲光報警，在有關人員確認后發出流程停止命令對己啟動的設備全部順序停止。檢查故障原因，排除故障使所有流程設備都正常啟動后，才開始裝卸作業。5.2.3 順流啟動程序段當按下0.03啟動順流控制方式時，程序將直接跳過逆流程序段，進入順流啟動控制系統。如圖9所示。圖9 順流啟動在系統順流啟動時，使用輔助繼電器控制啟動皮帶機，并同時啟動時間繼電器進行延時，延時結束后啟動下一級將要啟動的皮帶機。如圖10所示。圖10 順流啟動中設置延時啟動下一級延時到時間后TIM007觸點閉合，同時啟動200.14，由輔助繼電器20

38、0.14控制皮帶機B2的啟動與下一級延時信號的觸發。如圖11。圖11 啟動B2并開始延時啟動下一級皮帶機依次設置各級皮帶機的啟動信號與延時信號的，使皮帶機按順物流方向啟動，系統正常運行。若此時有流程設備產生故障，則故障設備的上游設備將無法啟動，并彈出信息提示和聲光報警，在有關人員確認后發出流程停止命令對己啟動的設備全部順序停止。檢查故障原因，排除故障使所有流程設備都正常啟動后，才開始裝卸作業。6 現場觸摸屏監控系統設計觸摸屏監控系統是整個皮帶機監控系統的現場監控站，以MT500觸摸屏為硬件核心并通過MPI網絡與下位PLC進行數據通信，以Easy View 500組態軟件為編程環境來開發相應的上

39、位監控軟件，實現對皮帶輸送機及其相關輔助設備的現場實時監控,是現場工作人員進行生產設備監控管理的主要人機接口10。6.1觸摸屏6.1.1 觸摸屏技術觸摸屏是一種附加在顯示器表面的透明介質，作為一種特殊的計算機外設，它是目前最簡單、方便、直觀的一種人機交互方式。利用這種技術使用者只要用手指輕輕地觸摸顯示屏上的圖符或文字就能實現對計算機操作，大大簡化了計算機的輸入模式，降低了人機溝通的障礙，讓使用者不需具備計算機專業知識，也不必事先接受培訓，即可用最直接的方式與機器設備進行互動，使得人人皆可利用接觸控制方式來進行輸入11。使用觸摸屏除了可加速輸入的速度與效率外，并能吸引更多不具備計算機技能者進行資

40、料交流，提高信息交換的程度，增加有效利用的機會，所以，觸摸屏輸入方式將會是未來各項信息產品的主流技術之一。觸摸屏的基本原理是用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏時，所觸摸的位置被觸摸屏控制器檢測，并通過接口送到CPU，從而確定輸入的信息。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器;觸摸屏控制器用于從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標送給CPU，同時接收CPU發來的命令并加以執行。6.1.2 觸摸屏的分類觸摸屏的本質是傳感技術。一般根據傳感器的類型，將觸摸屏大致可分為四類:紅外線式、電阻式、表面聲波式

41、和電容式。紅外線式觸摸屏表面為純玻璃不影響透光度，不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環境條件，一般應用在ATM、辦公設備、醫療器材的使用上。電阻式觸摸屏不怕塵埃、水及污垢影響，能在惡劣環境下工作，一般應用在中小尺寸的可攜式手持裝置的使用上。表面聲波式觸摸屏不受溫度、濕度等環境因素影響，分辨率極高，能保持清晰透亮的圖像質量，一般應用在公共信息查詢站或自動售票機的使用上。電容式觸摸屏能很好地感應輕微及快速的觸摸、防刮擦、防靜電，適合惡劣環境下使用，一般應用在電子觸摸公告板信息收集設備或工業設備使用上。每種類型的觸摸屏都有其優缺點，其中電阻式觸摸屏最適合工業應用9。6.1.3 觸摸屏的應用觸摸

42、屏在應用上大致可分為個人數字裝置與公共領域裝置兩個方面使用。由于觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、操作靈活、使用方便等許多優點，所以其應用范圍十分廣泛，主要是多媒體公共信息的查詢，如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業務查詢，機場、車站、賓館、旅游景點等的信息查詢及商場、超市導購等;其次還應用于領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子游戲、多媒體教學等。另外，使用手寫輸入技術的PC、AV等產品，其人機對話的主要媒介就是觸摸屏9。此外，觸摸屏正在走入家庭，如觸摸屏電話機、智能電腦電話等，應用前景極為廣泛。6.2 MT500觸摸屏簡介MT500系列觸摸屏使專門面向PLC應用的，它不同于一些簡單地

43、 儀表式或其他的一些簡單控制PLC的設備，其功能非常強大，使用非常方便，非常適合現代工業越來越龐大的工作量及功能的需求，日益成為現代工業必不可少的設備之一。將MT500與一般觸摸屏進行一個簡單比較：（1）一般的人機界面主要由以下幾個功能來構成：l 指示燈（PLC I/O顯示、內部節點顯示、多段指示燈等）l 開關（位狀態型開關、多段開關、切換窗口開關等）l 各種動態圖表（棒圖、儀表、移動元件、趨勢圖等）l 數據顯示（數值顯示、文字顯示等）l 異常報警（報警顯示、事件顯示等）l 靜態顯示（直線、圓、矩形、文字等）（2）MT500人機界面的特有功能：MT500系列人機界面處理擁有上面的一般的人機界面

44、所擁有的功能外，還提供了許多如下特有的功能：l 可以同時開啟6個彈出窗口；l 可以有和windows系列一樣的任務欄和快選窗口，工作按鈕；l 利用工作按鈕可以呼叫快選窗口，可在快選窗口放置要經常顯示的元件或直接切換窗口的開關。MT500系列觸摸屏人機界面的特點還有：功能強大的32位RISC 133MHz CPU,支持256色真彩顯示與敏捷的反應速度；可與幾乎所有的PLC兼容；工業級人機界面，防護等級IP65；獨特的多視窗操作功能，大大增加可顯示信息量；創新的在線模擬功能，大大節省工程時間；功能強大的中文編輯軟件，能夠輕松完成復雜的人機界面設計；具有手寫留言板功能，具有實現三級用戶口令保護的功能

45、；具有標準內置的RTC和配方功能,支持一機多屏和一屏多機的系統連接；雙通訊口和獨立的打印接口（MT506產品不支持打印接口）11。根據監控性能的實際需求，本設計選用MT500系列的觸摸屏。6.3 EB500組態編程軟件EB500觸摸屏組態編程軟件是用于MT500系列觸摸屏上位監控系統的專用組態軟件，運行于Windows操作平臺下，將控制系統現場環境中的各種控制對象12，抽象為幾類基本圖形元素和部件，通過組態建立它們之間的控制關系，形成簡潔、直觀的控制流程圖、趨勢曲線以及人機交互界面，為控制人員提供了一種簡單的制作現場控制過程和控制界面的方法。作為專用于觸摸屏的工控組態軟件，EB500觸摸屏組態

46、編程軟件主要具有以下功能特點:（l) 圖形編輯功能圖形編輯系統是觸摸屏組態軟件的一個重要組成部分，觸摸屏運行時的各種顯示界面都是在圖形編輯開發環境下生成的。通過繪圖和編輯操作，設計人員可以完成矢量圖形繪制、位圖編輯、趨勢曲線繪制、報警信息設定、數據配方設置以及在觸摸屏上模擬鍵盤輸入等功能。（2) 動畫功能每種圖元對象均有影響其外觀的屬性，屬性可以是靜態的，也可以是動態的。設置動態屬性的過程也叫做動畫連接。通過動畫連接，也就是建立畫面的圖素與數據庫變量的對應關系，數據庫變量的變化就可以使畫面產生動畫效果。6.4 觸摸屏畫面的設計6.4.1 EB500觸摸屏畫面的設計流程啟動EB500軟件后，首先

47、應創建一個新的工程文件。因為EB500軟件將對于一臺觸摸屏控制制作的所有畫面文件集中在一個工程文件中，這個單獨的工程文件包含了將要下載到觸摸屏中的全部畫面數據。創建新的工程文件時，需要對文件進行一些必要的設置，具體包括:(1) 工程文件名稱和文件說明，如圖12。(2) 選擇觸摸屏的型號，如圖13。(3) 選擇PLC的型號，如圖14。圖12 新建工程圖13 選擇人機類型圖14 選擇觸摸屏型號為OMRON設置完成后，就可以開啟編輯界面，進行畫面設計。具體的觸摸屏畫面設計流程如圖15所示。圖15 觸摸屏畫面設計流程6.4.2 畫面組態設計為了使畫面的形式整齊統一，方便隨時查看，本系統設計的所有畫面都

48、采用相同的布局方式，在畫面的相同部位以特定的形式和位置統一顯示相關信息13。所有畫面間可以根據要求進行切換，從每個子畫面既可以切換回主畫面，又可以在各個子畫面之間進行隨意相互切換，畫面切換主要通過按鈕部件來完成14 15。并且在窗口4系統的快選窗口進行設置，使處于任何子畫面的時候可以快速的在主畫面以及另一子畫面之間進行快選。（1）在設置完工程文件名稱、觸摸屏的型號、PLC的型號后，即可進入EB500 編輯畫面。選擇菜單文件/新建來新建一個工程,將首先彈出觸摸屏類型選擇對話框.在這里我們選擇MT510S/508S 640*480,按下確認即可。（2）這樣新工程就創建好了.選擇菜單文件/保存可保存

49、工程.如下圖16所示,保存工程為“胡雪琪四級皮帶機觸摸屏監控.epj”。圖16 保存工程文件（3）選擇菜單工具/編譯,這時將彈出編譯工程對話框,按下編譯按鈕,編譯完畢后關閉編譯對話框如圖17所示。圖17 編譯對話框（4）選擇菜單工具/離線模擬.這時就可以看到剛新創建的工程的模擬圖了,如下圖18所示。圖18 離線模擬程序看到該工程沒有任何元件，并不能執行任何操作。在當前屏幕上單擊鼠標右鍵選擇Exit或者直接按下空格鍵可以退出模擬程序。Easy View500 系統共包含3個模塊：Easy LoadUpload（上傳）和Download（下載）,Easy Window(在線模擬和離線模擬)及Eas

50、y builder。Easy builder是組態軟件,用來配置各種元件,一般簡稱EB50017.在Easy builder 中也可以下載及在線(或離線)模擬,但是它是通過Easy Manager 來調用其它2個模塊的方式來實現的.在Easy builder 中下載,在(離)線模擬時并不需要打開Easy Manager 窗口,但是必須先設定好Easy Manager上的相關參數(比如通信口,通信速率等), 否則這些操作可能會不能進行。選擇菜單開始/程序/Easy Builder/Easy Manager,將彈出Easy Manager 的對話框窗口如下圖19所示。圖19 Easy Manage

51、r界面在Easy Manager上的通信參數是計算機和觸摸屏之間的通信參數，具體定義如下：通信口選擇:選擇計算機和觸摸屏相連接的計算機的串口為COM1或COM2。通信口速率選擇:在下載/上傳時決定計算機和觸摸屏之間的數據傳輸速率,建議選擇115200bps(一般對于一些老型機器或特殊要求時才選用38400bps)。Project Download/Upload or Recipe Download/Upload：上傳/下載工程或者上傳/下載配方資料數據。Complete or Partial Download/Upload：對于下載,“complete”是包含工程文件(*.eob)和系統文件(

52、*.bin)一起下載,速度較慢，“Partial”則僅下載工程文件(*.eob)，速度較快.對于上傳則只上傳工程文件(*.eob),選擇“complete”和“partial”都是一樣的。當編譯好工程以后，就可以下載到觸摸屏上進行實際的操作了。在這里，下載有2 種方式，一是通過Easy Manager 的Down Load來進行,另一種就是直接在EB500中選擇菜單工具下的下載或按下下載圖標來進行下載操作。（1）通過Easy Manager 來下載：從開始菜單選擇程序/EB500 中文版/Easy Manager。設置好各種參數，按下Down Load。選擇要下載的工程文件,然后按下打開。下載

53、工程文件過程如圖20所示。圖20 下載工程文件過程下載完畢，按下確定，按下Jump To Application或者把觸摸屏重新復位，切換到應用程序狀態，程序就可以在觸摸屏上運行了。（2）通過EB500 來下載在EB500 中打開需要下載的文件的.epj格式文件，或者對當前正在編輯的文件，先選擇菜單編輯下的保存，然后菜單工具下的編譯。編譯完成后,關閉編譯對話框,接著選擇菜單工具下的下載或按下下載圖標就可以下載了。下載完成如圖21所示。圖21 下載完成完成后按下確定，這樣就完成了工程的下載。把觸摸屏復位或利用Easy Manager的Jump To Application 切換到應用程序模式就可

54、以運行程序。把觸摸屏中的程序上傳到計算機中，然后再把這個程序在計算機里模擬或者下載到其它的觸摸屏中運行。上傳的文件為*.eob 文件，這種文件是不能再通過EB500 來進行編輯的。在EB500 中是不能執行上傳操作的，必須通過Easy Manager中的Up Load來上傳程序。打開Easy Manager，設置好相應的參數，按下Up Load，上傳完畢按下確定,然后到相應的位置找到要上傳的文件再下載到別的觸摸屏中或進行在線模擬操作。查看PLC Address View運行程序如下圖22。圖22 PLC Address View查看運行該程序將彈出PLC 地址類型及范圍列表框，如下圖23所示。圖23 PLC Address View上面設置完成后就可以進行系統的設計了，因為設計中采用一個主控制按鈕啟動，兩種方式選擇按鈕進行運行方式的選擇，所以在設計窗口時添加了快選窗口方便各個狀態之間的切換?？爝x窗口設置如下圖24所示。圖24 快選窗口設置分別設置各個功能鍵的功能，功能鍵的屬性設置為切換基本窗口，設置對應窗口編號為11，則在軟件模擬運行時，點擊該功能鍵，窗口會切換至window_011