1、 摘要本文在概述了可編程控制器和觸摸屏的特點及目前各自的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，分析了兩者結合應用的發(fā)展前景，并結合實際，設計了一個由PLC與圖形操作終端F940-GOT組成的液體混合控制系統(tǒng)。在該控制系統(tǒng)中，以可編程控制器（PLC）為現(xiàn)場控制器，以圖形操作終端作上位機，組成了計算機監(jiān)控系統(tǒng)PLC實現(xiàn)順序邏輯控制和模擬量閉環(huán)控制，圖形操作終端則進行集中顯示和操作，提高了系統(tǒng)的自動化水平。本文以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、選用的軟件介紹到系統(tǒng)的設計過程（包括設計方案、設計流程、設計要求、畫面設計、梯形圖設計、文件下載、外部連接通信等），旨在對其中的設計及制作過程做簡單的介紹和說明

2、。文章最后還說明了設計重點與難點，并分析了其市場發(fā)展前景及以后的研究方向。關鍵詞：可編程控制器，觸摸屏，圖形操作終端，F(xiàn)940-GOT，工業(yè)控制，人機界面AbstractThis text analyzed the development foreground of the programmable controller combinative applied with the touch hold in the foundation of saying their characteristics and currently eachly from of the development pre

3、sent condition. Combining the actuality, design a control system for mixing liquids using PLC and sketch operating terminal F940- GOT. In this control system, regardding the programmable controller( PLC) as the spot controller, and making the sketch operating terminal as the place of honor machine,

4、they constitut the calculator supervise and control system PLC to realize the order logic control and the wreath control of the deal of imitating.Then the sketch operation terminal proceeds concentrativlly to manifestting and operatting, increasing the automation level of the system.This text with t

5、he control system of mixing liquid for center, constitute, choose from the hardware systems constitution of the control system and the introduction of the software to the design process( including the design project, design process, design request, appearance design, trapezoid diagram design, the do

6、cument downloads, exterior conjunction correspondence etc.) of the system, aim is to give a brief introduction and elucidation of design and creation processes.In the finally,The article still explains to the point and the difficulty, and analyzes its market development foreground and future researc

7、h direction.Keywords: Programmable controller, The touch holds, Sketch operation terminalF940-GOT ,Industry control，Man-machine interface第一章 概述目前，隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，可編程序控制器(簡稱PLC)已被廣泛地應用于自動化控制領域中。PLC原意是可編程邏輯控制器，是隨著裝配線上順序控制的大量使用而迅速發(fā)展起來的，而如今則大大超出了邏輯控制的應用范圍。在硬件上它不僅開發(fā)出模擬量專用I/O接口，在軟件中也有模擬量的PID控制模塊。但PLC本身不具備人機界面

8、的功能，當需要對工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控時，PLC就往往被工控機所取代。而與觸摸屏等計算機人機界面的結合，正好克服了PLC只能使用匯編語言，人機交流困難的缺點，成為了一種非常實用而有效的控制模式，特別是對于中小型的控制系統(tǒng)。目前智能控制是自動化控制的發(fā)展趨勢，體現(xiàn)了人機一體化。而人機界面就是圖形化自動控制系統(tǒng)的一種廣泛的應用，它實現(xiàn)了全過程自動化，通過界面顯示各種工作狀況及發(fā)生故障的排隊方法。用可編程控制器和圖形操作終端組成的控制系統(tǒng)是人機界面在PLC領域的應用。本文結合工業(yè)應用計算機控制技術的實踐，基于可編程控制器的國內外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及對工業(yè)人機界面特點的了解來設計一個液體混合控制系統(tǒng)

9、，通過簡單的畫面流程來顯示液體混合過程，以此分析可編程控制器跟上位機圖形操作終端組成的控制系統(tǒng)的特點及其應用前景。1.1 PLC的發(fā)展概述1.1.1 PLC的特點及發(fā)展現(xiàn)狀PLC（可編程控制器）是本世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置，也是被國外稱為“先進國家三大支柱”之首的工業(yè)自動化控制裝置。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，它使用可編程存儲器內部儲存的用戶設計的指令，這些指令用來實現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)以及算術運算以及通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機械或過程。不論是PLC還是與它有關的外部設備，都設計成容易集成在一個工業(yè)控制系統(tǒng)內，并且容

10、易應用所有計劃中的功能。由于它具有程序設計簡單、可靠性高、運用性強、組合靈活、維修方便及適應工業(yè)惡劣環(huán)境等特點，而深受用戶歡迎并得到迅速發(fā)展，已經(jīng)由取代繼電器以離散控制為主的領域迅速擴展到連續(xù)控制的范圍，從而進入了批量控制和過程控制兩種工業(yè)領域。當今PLC吸取了微電子技術和計算機技術的最新成果，發(fā)展十分迅速，從單機自動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化；從柔性制造系統(tǒng)，工業(yè)機器人到大型分散型控制系統(tǒng)，PLC均擔當著重要角色。PLC技術代表了當今電氣程序控制的世界先進水平，PLC與數(shù)控技術和工業(yè)機器人已成為機械工業(yè)自動化的三大支柱。國內PLC生產(chǎn)廠約30家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)

11、能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說PLC在我國未形成制作產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術和工藝均無尖端技術難度的產(chǎn)品，只要努力，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。在PLC應用方面，我國是很活躍的，今年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億元人民幣，應用的行業(yè)也很廣。但是與其它國家相比，在機械加工及生產(chǎn)線方面的應用，還需要加大投入。所以說，需要應用PLC的場合還很多，在我國就更是如此了。從技術創(chuàng)新的角度看，我國大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)），在機械制造廠壓形成FMS柔性制作系統(tǒng)，PLC是基礎，所以PLC市場是廣闊的。PLC具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功

12、能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優(yōu)點，這是它能持久的占有市場的根本原因。1.1.2 PLC的發(fā)展趨勢國外PLC正沿著兩個方向發(fā)展，一方面是不斷增強小型機的功能，降低成本，以求占領更廣泛的市場，另一方面，中、大型PLC向高性能、高速度、大容量，集成化方向發(fā)展，正在向DCS、CNC等領域滲透，進一步擴大它的應用范圍。 微電子技術迅速發(fā)展，大大增強了PLC的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能，使PLC得以向過程控制滲透和發(fā)展。多功能的小型PLC機不再局限于開關量的處理，而已有人機對話、高速數(shù)據(jù)處理、運動控制、通信聯(lián)網(wǎng)等眾多功能。三菱電機公司的FX2C系列PLC就能提供浮點運算、PID運

13、算、開平萬、直接向RS232C或RS485接口發(fā)送接收等指令。如果用戶有與條形碼閱讀器或打印機相聯(lián)的要求，只要配置一個相應的RS232C適配器，即可在打印機上打印報表。小型PLC FX2C掛在RS485網(wǎng)上，可以通過一臺個人計算機采集它們的數(shù)據(jù)或向它們發(fā)送數(shù)據(jù)。可編程控制器（Programmable Logic Controller，縮寫PLC）控制功能強，可靠性高，在工業(yè)各領域得到了廣泛應用，而對生產(chǎn)過程和設備狀態(tài)進行監(jiān)控，作為PLC控制系統(tǒng)的一項重要功能，也越來越受到人們的重視。例如卷煙廠卷接車間集中風力除塵系統(tǒng)中，既存在大量電氣開關量控制，又要對模擬量進行調節(jié)。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，電器開關

14、量采用繼電接觸控制，模擬量則采用儀表控制，系統(tǒng)結構復雜，系統(tǒng)間缺乏信號聯(lián)系，操作也不方便。可編程控制器系統(tǒng)取代傳統(tǒng)控制方式，在實現(xiàn)現(xiàn)場控制的基礎上，還與上位機圖形操作終端組成了兩級計算機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對除塵控制過程的集中監(jiān)視和集中操作。1.2 觸摸屏技術及其應用發(fā)展趨勢觸摸屏技術(Touch Screen Technology)是隨著計算機技術的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計算機用戶操作計算機的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來的。觸摸屏技術是計算機的一種輸入技術，由用戶通過顯示屏輸人信息以實現(xiàn)對計算機的控制。由于觸摸屏技術的應用，而且系統(tǒng)提供了良好且友善的交互界面，消除了用戶操作計算機時面對諸如鍵盤等交互設

15、備時的畏懼、困惑心理。他們只需利用手指或光筆等觸摸屏上需要的內容即可控制計算機的運行，操作非常簡單，提高了用戶的興趣，并且因為感受到了計算機對信息處理的強大功能，從而激發(fā)起用戶學習、掌握計算機技術的積極性。觸摸屏技術對于計算機技術的普及及利用可以發(fā)揮非常重要的作用。1.2.1 觸摸屏技術的特點1）簡單易用利用觸摸屏進行人機對話，在用戶屏幕界面上，使用者僅需用手指觸摸所需要的內容即可完成交互過程。對沒有接觸過計算機的用戶來說，使用觸摸屏不會產(chǎn)生面對鍵盤時的困惑、恐懼心理，也不會像鼠標一樣難以控制，不需要培訓即可操縱自如.2）靈活性觸摸屏不像利用數(shù)字接口的按鈕或鍵盤，它完全由軟件進行各項設置，然后

16、即可實現(xiàn)交互輸人。憑借系統(tǒng)提供的菜單，用戶可輸入并獲得大量的信息。3）經(jīng)濟性觸摸屏具有很好的商業(yè)價值。因為無論功能多么強大的產(chǎn)品，都應該具有易操作使用的特點。像早期的計算機，程序語言全用機器代碼，輸出的結果只是圓孔，非專業(yè)人員根本不可能掌握，故應用范圍受到很大限制。而現(xiàn)在應用程序可以方便地利用觸摸屏進行交互，并且觸摸屏同其它輸入設備相比，耐用性與可靠性明顯增強。因此從這種意義上講，觸摸屏具有良好的經(jīng)濟性。1.2.2 觸摸屏的現(xiàn)狀與發(fā)展目前，美國在觸摸屏領域的發(fā)展較快，觸摸屏技術已滲透到其工業(yè)控制的各個領域，其在軍事上的應用更是不遺余力。航天空間站、衛(wèi)星測控、雷達技術等軍事技術高精尖部門，都有觸

17、摸屏的身影。我國深圳生產(chǎn)的“觸霸”紅外線式觸摸屏在世界上處于領先水平，能準確觸摸屏幕上能顯示的最小字符。隨著計算機網(wǎng)絡技術、圖形處理技術、數(shù)據(jù)庫技術、文字錄入(掃描、手寫、語音)技術、多媒體技術和生產(chǎn)制造工藝的發(fā)展，特別是高速度的CPU的發(fā)展。傳統(tǒng)的鍵盤輸入方式將受到觸摸屏輸入方式的挑戰(zhàn)。在工控領域,PLC與觸摸屏結合運用的技術已越來越為工程人員所了解與熟悉,由于觸摸屏具有操作簡便、界面美觀直接、編程容易掌握、與PLC通訊良好、抗干擾能力強等特點,它正迅速地滲入各個行業(yè),發(fā)揮自動化控制的最大優(yōu)勢。觸摸屏信息輸入方式必將成為工業(yè)控制信息輸入的主要手段。1.2.3 人機界面在PLC工控系統(tǒng)中的應用

18、如今，HMI（人機界面）的核心價值正在不斷地迅速改變。它應具有基于快速開發(fā)IT（資訊技術）的先進操作手段，從操作到維護的“FA設備繼承”和滿足各種現(xiàn)場需求的“柔性系統(tǒng)構造”。HMI和三菱的GOT實現(xiàn)了巨大的改變和進步，以使其適應未來。GOT900系列，它能在21世紀更好的滿足用戶的各種需求。三菱開發(fā)了用于個人電腦，且與GOT繪圖資料相容的HMI軟體“SoftGOT”，通過使用“IT”（資訊技術）和“Windows環(huán)境多媒體功能”，它能集中地處理生產(chǎn)資料。“SoftGOT”帶有一種全新的概念，它能在個人電腦上實行GOT900的功能，并能創(chuàng)建未來的生產(chǎn)現(xiàn)場。可編程序控制器在工廠自動化FA中占有舉足

19、輕重的地位。技術的不斷發(fā)展極大地促進了基于PLC為核心的控制系統(tǒng)在控制功能、控制水平等方面的提高。同時對其控制方式、運行水平的要求也越來越高，因此交互式操作界面、報警記錄和打印等要求也成為整個控制系統(tǒng)中重要的內容。對于那些工藝工程較復雜，控制參數(shù)較多的工控系統(tǒng)來說，尤其顯得重要。新一代工業(yè)人機界面的出現(xiàn)，對于在構建PLC工控系統(tǒng)時實現(xiàn)上述功能，提供了一種簡便可行的途徑。為了增強PLC系統(tǒng)的監(jiān)控能力，一些廠家又設計了用于開發(fā)PLC監(jiān)控系統(tǒng)的軟件和硬件產(chǎn)品，三菱公司的GOT900系列圖形操作終端和開發(fā)軟件DUWIN27就是其中較有特色的一種。GOT900系列圖形操作終端是專門為PLC系統(tǒng)監(jiān)控設計的

20、硬件平臺，DUWIN27則提供了圖形操作終端監(jiān)控軟件開發(fā)工具和運行環(huán)境，是一種高性能的PLC監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件。它不但能實現(xiàn)一般組態(tài)軟件所具有的監(jiān)控功能，還有多種專為PLC系統(tǒng)設計的擴展監(jiān)控功能。適應面廣，支持三菱公司的多種PLC產(chǎn)品。第二章 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成 在本設計的監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場控制器由PLC構成。PLC選用三菱公司FX2N系列。該系列PLC不但對現(xiàn)場或設備的控制十分方便，而且可以組成多種結構的工業(yè)控制局域網(wǎng)。作為現(xiàn)場控制級的PLC基本單無，除了執(zhí)行常規(guī)的順序邏輯控制功能外，還用作壓力控制器，執(zhí)行閉環(huán)調節(jié)功能。PLC擴展了一個模擬量輸入單元FX4AD和一個模擬量輸出單元FX2DA，組成

21、系統(tǒng)的過程量IO通道。系統(tǒng)中的開關信號檢測元件主要是操作按鈕、開關及觸點，其他執(zhí)行元件有繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈和聲、光報警器等開關動作設備，這些信號都由PLC基本單元和擴展單元控制。上位機選用三菱公司GOT900系列圖形操作終端F940-GOT，該終端專用于與PLC進行數(shù)據(jù)交換和對PLC進行監(jiān)控，具有很強的數(shù)據(jù)通訊能力，可跟PLC網(wǎng)絡中的主控站或從站連接，對任一站的運行和通訊進行監(jiān)測，還可與上位機進行通訊。終端自身也可作為網(wǎng)絡中的一個普通站，與本層中其他站點進行通訊。2.1 PLC的硬件認識、軟元件概述及功能特征2.1.1 PLC的硬件認識FX2N 系列為小型PLC，采用單元式結構形式

22、。FX2N 32MR PLC面板由三部分組成，即外部端子（輸入/輸出接線端子）部分、指示部分和接口部分，各部分分別有各自的組成及功能。外部接線端子包括PLC電源（L、N）、輸入用直流電源（24+、COM）、輸入端子（X）、輸出端子（Y）、運行控制（RUN）和機器接地等。它們位于可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要完成電源、輸入信號和輸出信號的連接。指示部分包括各輸入輸出點的狀態(tài)指示、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態(tài)指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態(tài)。FX2N 系列PLC有

23、多個接口，打開接口蓋或面板可觀察到。主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板的坐下角，還設置了一個PLC運行模式轉換開關SW1，它有RUN和STOP兩個位置，RUN使機器處于運行狀態(tài)（RUN指示燈亮）；STOP使機器處于停止運行狀態(tài)（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態(tài)時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。FX2N 系列PLC機器上有兩組電源端子，分別完成PLC電源的輸入和輸入回路所用直流電源的供出。L、N為PLC電源端子，F(xiàn)X2N 系列PLC要求輸入單相交流電源，規(guī)格為AC85264V 50/60Hz。24+、COM是機器為輸入回路提供的直流24V電源，為

24、減少接線，其正極在機器內已與輸入回路連接，當某輸入點需加入輸入信號時，只需將COM通過輸入設備接至對應的輸入點，一旦COM與對應點接通，該點就為“ON”，此時對應輸入指示就點亮。機器輸入電源還有一接地端子，該端子用于PLC的接地保護。I/O端子（輸入/輸出）是PLC的重要外部部件，是PLC與外部設備（輸入設備、輸出設備）連接的通道，其數(shù)量、類別也是PLC的主要技術指標之一。一般FX2N 系列PLC的輸入端子（X）位于機器的一側，輸出端子（Y）位于機器的另一側。I/O點的作用是將I/O設備與PLC進行連接，使PLC與現(xiàn)場構成系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或將經(jīng)過處理后的控

25、制命令通過輸出設備（元件）送到現(xiàn)場（輸出），從而實現(xiàn)自動控制的目的。2.1.2 PLC的軟元件概述PLC控制系統(tǒng)的由硬件和軟件兩個部分組成。PLC內部有許多被成為繼電器（輸入繼電器、輔助繼電器、輸出繼電器）、定時器、計數(shù)器、和數(shù)據(jù)存儲器等的軟元件（這些軟元件在本設計中都有所應用）。任何一個軟元件均有無數(shù)個觸點，這些觸點在PLC內部可隨意使用。用這些軟元件的線圈和觸點可構成與繼電器接觸器控制相關類似的控制電路（梯形圖）。1）輸入繼電器X、輸出繼電器Y輸入、輸出繼電器是I/O點在PLC內部的反映。輸入端子是PLC從外部接受信號的窗口，與輸入端子連接的輸入繼電器（X）是電子繼電器。若外部輸入開關閉合

26、，輸入繼電器動作，對應的輸入點指示發(fā)光二極管點亮。輸出端子是是PLC向外部負載輸出信號的窗口，輸出繼電器的輸出觸點接倒PLC的輸出端子上，若輸出繼電器動作，其輸出觸點閉合，對應的輸出點指示發(fā)光二級管點亮。2）輔助繼電器M輔助繼電器與輸入輸出繼電器不同，它是一種程序用繼電器，由PLC內各軟元件的觸點驅動，因此不能讀取外部輸入，不能直接驅動外部負載，所以在輸出端子上就找不到它們，但可以通過它們的觸點驅動輸出繼電器，再通過輸出繼電器驅動外部負載。輔助繼電器分以下三種類型。1.普通用途的輔助繼電器M0M499，共500個點。2.具有停電保持功能的輔助繼電器M500M1023，共524個點。這些輔助繼電

27、器即使PLC停電，也能保持動作狀態(tài)，故稱停電保持繼電器。3.特殊功能輔助繼電器M8000M8255，共256個點。這些輔助繼電器與PLC的狀態(tài)、時鐘、標志、運行方式、步進順控、中斷、出錯檢測、通信、擴展和高速計數(shù)等有密切關系，在PLC技術應用中起著非常重要的作用。3）狀態(tài)軟元件S狀態(tài)元件是一種步進梯形圖或SFC表達工序號用的繼電器，在不做工序號使用時，也可作為與輔助繼電器相同的一般接點/線圈來編程使用，也可以用作信號器，用作外部故障診斷使用。4）定時器T定時器是將可編程控制器內的1ms，10ms，100ms等時鐘脈沖進行加法計數(shù)，當它達到規(guī)定的設定值時，輸出接點就工作。定時器利用時鐘脈沖可測量

28、范圍為0.0013276.7秒。定時器作為時間元件相當于時間繼電器，為字、位復合軟元件，由設定值寄存器（字）、當前值寄存器（字）和定時器觸點（位）組成。使用定時器時應掌握其設定值、當前值和定時器觸點三個要素。5）計數(shù)器CPLC內部有對元件信號進行計數(shù)的計數(shù)器。計數(shù)器同樣為字、位復合軟元件，由設定值寄存器（字）、當前值寄存器（字）和計數(shù)器觸點（位）組成。6）數(shù)據(jù)寄存器D數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的元件。FX2N可編程控制器的數(shù)據(jù)寄存器全是16位的（最高位為正負位），用二個寄存器組合就可以處理32位（最高位為正負位）數(shù)值。7）常數(shù)K、M可編程控制器使用的各種數(shù)值中，K為十進制整數(shù)值，H為十六進制數(shù)值

29、。這些可用作定時器或計數(shù)器的設定值和當前值，以及應用指令的操作數(shù)來使用。8）指針指針有分支用和中斷用的兩種，分支用指針用于指定FNC00（CJ）條件跳轉，或中斷指針用于指定輸入中斷，定時中斷，計數(shù)中斷的中斷子程序。2.1.3 FX2N 系列PLC的功能特征FX2N系列（如圖1）是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。它是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。它有以下功能特征：圖11） 統(tǒng)配置既固定又靈活在基本單元上連接單元或擴展，可進行16256點的靈活輸入出組合。 2）編程簡單 它包含的指令種類有基本指令27種，步進梯形指令2種，應用指令128種。其中2

30、個應用指令中有多個可使用的簡單指令。3）備有可自由選擇，豐富的品種 可選用16/32/48/64/80/128/點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。4）令人放心的高性能 程序容量：內置8000步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。5）高速運算6）適用于多種特殊用途（1）還可應用在模擬控制、定位控制等特殊用途。（2）FX2N系列中，1臺基本單元最多可連接8臺擴展模塊或特殊功能模塊。（3）高速脈沖輸入。（4）定位。（5）RS232C機器通訊。7）外部機器通訊簡單化（1）通過安裝機能擴充板，可將與外部設備通訊端口置1個通道。（2）一臺FX

31、2N主機可安裝一個機能擴充板。RS232C通信用FX2N232BD：可以同各種RS232接口內置設備進行通訊，可以和個人電腦連接。 RS485通信用 FX2N485BD：可以同個人電腦等計算機連接，可以再同1臺基本單元并連連接，可以在FXON，F(xiàn)X2N間作簡易PLC間進行連接。RS422通信用 FX2N422BD：可以同編程工具，DU，GOT等連接。 （3）機能擴充板 （4）在使用FX2N485BD及FXON485ADP的FX2N系列間，可作簡易PLC通信連接。 2.2 圖形操作終端的基本特征、系統(tǒng)構成及功能基于本設計作為高校畢業(yè)設計，且考慮到教學設備的價格問題，所以本設計采用的是F940-G

32、OT圖形操作終端。在現(xiàn)實工業(yè)中，用戶可以根據(jù)自己的實際需求選擇不同的圖形操作終端。比如你想設計一個污水處理廠控制系統(tǒng)，可以采用A985GOT，它的顯示器屏幕尺寸較大，解析度高，顯示的顏色也多（256種），也可以用A975GOT。下面就介紹一下F940GOT的特征和功能。2.2.1 F940GOT的基本特性F940GOT擁有5.7寸STN液晶體顯示器闊示角、高速回應、功能齊備、性能可靠（如圖2）。它有以下特性：圖21） 簡易的背景光燈更換，背景光燈的壽命長達25，000小時，而且還帶有自動熄燈功能；2）優(yōu)良的耐酸環(huán)境。具有相當于IP65F的防塵、防水、耐油性等環(huán)境性能；3）具有所有操作面板應有的

33、功能；4）通過菜單設定可顯示日文、英文、韓語及中文漢字；5）可以改變每1點的鍵尺寸大小，顯示系統(tǒng)畫面；6）保密功能。對操作人員的級別來進行畫面顯示；保護那些只可看，不用操作的畫面根據(jù)普通操作人員、生產(chǎn)線主管、保養(yǎng)人員、系統(tǒng)設計人員等不同的使用用途，可以限制所顯示的畫面；7）數(shù)據(jù)傳送。可以減少使用PLC的數(shù)據(jù)寄存器。機械的加工數(shù)據(jù)，定位的移動距離等的初期設定。保存PLC的運算結果；8）時鐘功能。可以指定某時段中使指定的設備為ON；9）打印機輸出。在F940GOT上的RS232C接口上接上打印機，可列印出采樣結果和警報紀錄；10）密碼。為了保護PLC的程序，可以設定密碼，可以輸入禁止讀出，禁止讀/

34、寫口令。內置FX-10P功能的PLC順序程序的調試及保養(yǎng)都變得方便。通過相當于FX-10P手持編程面板的指令清單程序形式，在F940GOT中完成程序讀出/寫入/插入/刪除/監(jiān)控等功能。2.2.2 F940-GOT的系統(tǒng)構成GOT的側面有兩個連接器，一個為可編程控制器用連接器（RS422連接器），用于與可編程控制器進行通信的連接器。另一個為個人電腦用連接器（RS232C連接器），傳送畫面制作軟件制作的畫面數(shù)據(jù)時與個人電腦連接。當個人電腦的RS232連接器為9針時，用 FX-232CAB-1；14針時用FX-232CAB-2型數(shù)據(jù)傳送電纜連接。2.2.3 F940GOT的功能概述F940-GOT采

35、用液晶觸摸顯示屏，為控制系統(tǒng)提供了操作方便的人機界面。F940-GOT作為上位機的功能之一，是動態(tài)顯示工藝流程、設備狀態(tài)、模擬量測量值和各開關狀態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生故障時顯示故障設備及位置等信息，并提供故障原因分析和處理措施。另一功能是接收操作命令和數(shù)據(jù)，并將其傳送給PLC。操作人員根據(jù)生產(chǎn)情況，可在線修改工藝參數(shù)、控制設定值和控制參數(shù)，也可通過觸摸屏直接進行人工預控制過程。圖形操作終端安裝在控制盤或操作盤的面板上，于FX2N系列或A系列可編程控制器的程序連接器相連。可以一邊觀看畫面中對可編程控制器的各軟元件的監(jiān)視以及數(shù)據(jù)的變化一邊進行顯示。顯示畫面分為用戶制作內容和GOT預置內容，預置的畫面有多種功

36、能。各功能的用戶制作的畫面與GOT原有的畫面如下：1）用戶制作畫面（1）畫面顯示功能可顯示用戶制作的畫面。有一下幾種功能。適用畫面保護功能可限制所顯示的畫面。（2）顯示功能最多可顯示500個用戶制作畫面。可同時顯示數(shù)個畫面，也可以自由切換。除可顯示英文、數(shù)字、片假名、漢字等文字之外，還能顯示直線、圓、四邊形等簡單的圖形。另外F940GOT-SWD還可用8種顏色的彩色畫面進行顯示。（3）監(jiān)視功能可用數(shù)值或條行圖監(jiān)視示并顯示可編程控制器字元件的設定值或現(xiàn)在值。通過可編程控制器的位元件的ON/OFF可顛倒顯示畫面的指定區(qū)域。（4）數(shù)據(jù)變更功能可變更正在監(jiān)示的數(shù)值或條行圖的數(shù)據(jù)。（5）開關功能可通過G

37、OT的操作鍵來ON/OFF可編程控制器的位元件。可將顯示面板設定為觸摸鍵行使開關功能。2）系統(tǒng)畫面（1）監(jiān)示功能清單程序（只有FX系列）可在命令清單程序方式下進行程序的讀出/寫入/監(jiān)示。緩沖存儲器（只有FX2N,FX2NC系列有）可讀出/寫入/監(jiān)示特殊塊的緩沖存儲器（BFM）的內容。軟元件監(jiān)示可監(jiān)示、變更可編程控制器中的各軟元件的ON/OFF狀態(tài)，定時器、計數(shù)器及數(shù)據(jù)寄存其的設定值或現(xiàn)在值。可對指定的位元件進行強制ON/OFF，與前頁的畫面顯示功能的監(jiān)示功能不同，只要通過鍵操作選擇元素序號就能進行畫面顯示。（2）數(shù)據(jù)采樣功能在特定周期或當觸動條件成立時收集指定的數(shù)據(jù)寄存器的現(xiàn)在值。用清單形式或

38、圖表形式顯示采樣數(shù)據(jù)。用清單形式用打印機打印出采樣數(shù)據(jù)。（3）報警功能可使最多256點的可編程控制器的連續(xù)位元件與報警信息向對應。位元件ON后，在用戶畫面上，與對應的信息重合，顯示。此外，位元件ON 后，也可顯示指定的用戶制作畫面。位元件ON后，用戶制作畫面上顯示與軟元件向對應的信息。也可一覽顯示。可保存最多1000個報警（位元件ON）記錄。可記憶各軟元件的報警次數(shù)（4）其他功能：內存實際計時器，可設定、顯示時間。進行啟動繼電器梯形圖制作軟件的個人電腦與可編程控制器間的數(shù)據(jù)通信的接口將發(fā)揮作用。這時GOT的畫面顯示也同時進行。可調節(jié)畫面的對比厚度蜂鳴器音量。第三章 系統(tǒng)設計選用的編程軟件和畫圖

39、軟件第二章已經(jīng)說明本設計選用的是三菱公司的FX2N 系列PLC和F940GOT圖形操終端，那么本章就介紹一下本設計所選用的編程軟件和畫圖軟件。3.1 MELSOFT系列編程軟件GX-DEVELOPER 是三菱名古屋制作所制作的 PLC 編程軟件，它包含了LLT 仿真軟件，用戶可在個人計算器上模仿PLC的運作情況，大大減低測試的時間。可對三菱的所有PLC進行編程，包括MOTIONCPU，F(xiàn)X-PLC，A-PLC及Q-PLC。操作簡單，能直接設定CC-LINK及其它三菱網(wǎng)絡的參數(shù)，更全面地進行監(jiān)控及編程。下面說明一下GX Developer的特征。1） 軟件的共通化GX Developer能夠制作

40、Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（SCPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉換成GPPQ,GPPA格式的文檔。此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。2） 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠將Excel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進行復制，粘貼，并有效利用。3） 程序的標準化4） 能夠簡單設定和其他站點的鏈接5） 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接6）豐富的調試功能(1) 由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進行調試作業(yè)。(a) 沒有必要再和可編程控制器連接。(b) 沒有必要制作條使用的順序程序。(2) 在幫助中有CPU錯

41、誤，特殊繼電器/特殊寄存器的說明，所以對于在線中發(fā)生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的內容的情況下提供非常大的便利。(3) 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時間能夠大幅度縮短。在本設計中選用的軟件是PLC設計/維護工GX Developer Version7。它是原版全中文的軟件界面（如圖3）。3.2 畫圖軟件圖3在本設計中選用的畫圖軟件是FX-PCS-DU/WIN-C2.7版本軟件。該軟件是WINDOWS平臺中文版視窗軟件，適合三菱人機界面FX-25DU、30DU、40DU、50DU的畫面設計，也可對F900GOT系列（包括F940GOT

42、和F930GOT）進行畫面設計。FX-PCS-DU/WIN-C提供了集成開發(fā)環(huán)境供開發(fā)人員進行監(jiān)控程序開發(fā)、調試。設計模式下的開發(fā)環(huán)境包括下列組件：主菜單、標準工具欄、狀態(tài)欄、部件工具欄、部件設定工具欄和各種對話框等。主菜單有文件、編輯、顯示和項目、部件、傳送、其他、窗口和幫助等項。部件為畫面設計提供了強有力的工具，是可視化設計的基礎。部件提供各種組件和圖形或圖形對象（如指示器、字串、觸摸鍵、鍵盤），用戶可在顯示和項目中對圖形庫進行編輯、也可將畫面上的圖形作為部件或對象登記到庫中，或自己用其他作圖軟件作圖輸入到圖形庫擴充圖素，以方便監(jiān)控畫面設計。 下面簡單介紹其中幾個常用的部件及其設置。1）字

43、串直接顯示字串在 GOT畫面上，從調色板中選取背景顏色和字符顏色調換選擇 背景顏色和字符顏色是否調換背景透明背景色變?yōu)橥该?下面的部件色保持原樣位置 輸入你想顯示的指示器區(qū)域的位置(X、Y坐標)字符大小選擇字符大小(字高、字寬)對齊 選擇對齊形式2）棒圖用于通過棒圖以百分比的形式顯示指定字元件的值.字元件 在PLC中指定一字元件.數(shù)據(jù)大小 在“16位”和“32位”之間任選其一顯示值 選擇字元件的值為“當前值”還是“設定值”上、下限值 設定一下限值 (棒圖指到0% 位置) 和一上限值 (棒圖指到100%位置) 棒圖類型指定棒圖方向背景、前景在各自的調色板中選取背景顏色和圖表顏色位置 輸入你想顯示

44、的指示器區(qū)域的位置(X,Y坐標)大小 指定棒圖的寬度和高度以決定棒圖的大小刻度數(shù) 輸入標度棒圖的刻度數(shù)刻度位置刻度位置框架類型指定框架形狀和顏色3）數(shù)值 用于顯示PLC中指定位元件的值。在 the FX-PCS-DU/WIN編輯窗口中，顯示為 “#”標識符。字元件 指定要顯示的字元件數(shù)據(jù)大小顯示值選擇字元件的類型和數(shù)據(jù)大小4）指示器根據(jù)指定指示器的ON/OFF邏輯來改變指示器的顏色。注意，僅當操作邏輯中指定條件滿足時，指示器的顏色才改變。位元件 輸入一位元件.該位元件可以被置位或復位.操作邏輯指定指示器改變指示器顏色的ON/OFF邏輯.注意,指示器的顏色將在指定位元件置位或復位時改變顏色1 指

45、定顏色1和顏色2。該部件可以把指示器區(qū)域中的顏色從顏色1變?yōu)轭侇伾? 色2。反之宜然。5）圖形指示器根據(jù)位元件的ON/OFF狀態(tài)顯示圖形庫中指定的圖形。在編輯屏中可以顯示ON圖形和OFF圖形及方框。位元件 輸入一位元件.該位元件可以被置位或復位OFF圖形指定位元件分別為ON和OFF狀態(tài)時顯示的圖形。指定的序號將和圖形ON圖形 庫中的圖形相對應。注意，如果指定的序號沒有相應的圖形，指示器將什么也不顯示。6）觸摸鍵用于顯示一觸摸鍵。并為觸摸鍵設定大小，位置及形狀。另外可在鍵清單窗口中登記鍵功能。序號 觸摸鍵序號鍵碼 為觸摸鍵指定特殊功能.確省值是0XFFFF新部件 為觸摸鍵分配一新功能.要登記功能

46、安插入鍵當前部件 按此鍵將顯示觸摸鍵功能清單. 注意鍵功能數(shù)有一定限制插入 當為新部件指定了一功能后,按此鍵將插入此功能編輯 當在鍵功能清單中選定一功能后,按此鍵將編輯此功能刪除 當在鍵功能清單中選定一功能后,按此鍵將刪除此功能鍵型 選定觸摸鍵的形狀標簽 可在觸摸鍵上輸入字符串.最多三行,另外可為此設定顏色調換 指定當觸摸鍵被按下時是否翻轉同時按住 指定同時按住是否有效自動重復 指定自動重復是否有效第四章 液體混合控制系統(tǒng)的設計前面已經(jīng)講了基本的理論，根據(jù)理論結合實際，那么現(xiàn)在就來實踐了。下面就講述液體混合控制系統(tǒng)的設計過程。4.1 設計方案在說明本系統(tǒng)的設計過程之前，首先得講講筆者的幾個設計

47、方案。1）根據(jù)設計要求編好算法，用制圖軟件FX-PCS-DU/WIN-C制作流程畫面，再根據(jù)算法和畫面流程，用選定的編程軟件進行梯形圖設計。然后用專門的RS-232、RS-422將畫面和程序分別下載到F940-GOT和PLC，接著用RS-422連接F940-GOT和PLC，將PLC上的運行模式轉換開關撥到“RUN”位置，實現(xiàn)兩者之間的通信。本方案是在觸摸屏上顯示系統(tǒng)操作過程，在PLC上進行自動手動切換、物料輸入、攪拌、加熱等操作。2）根據(jù)已有的可編程控制器實驗箱上提供的液體混合控制系統(tǒng)的I/O原理圖，設計好算法。然后根據(jù)算法用制圖軟件制作好流程畫面，用選定的變成軟件進行梯形圖設計，將畫面和梯形

48、圖分別下載，最后將可編程控制器和PLC連接起來，連接好PLC與F940-GOT，將PLC上的運行模式轉換開關撥到“RUN”位置，實現(xiàn)三者之間的通信。本方案是在觸摸屏上顯示系統(tǒng)操作過程，在可編程控制器實驗箱上進行啟動停止切換、物料輸入、加熱、攪拌等操作。3）根據(jù)設計要求編好算法，用制圖軟件制作好流程畫面，再根據(jù)算法和畫面流程，用PLC設計/維護工GX Developer Version7設計梯形圖，進行程序檢查后將畫面和梯形圖分別下載至圖形操作終端F940-GOT和PLC，將PLC上的運行模式轉換開關撥到“RUN”位置，實現(xiàn)兩者的通信。本方案是在觸摸屏上顯示系統(tǒng)操作過程，并且在觸摸屏上通過觸摸鍵

49、進行手動、自動、停止等操作，在PLC上也可以進行自動操作。第一方案只是實現(xiàn)了觸摸屏的顯示功能，未將其通過觸摸鍵操作方便的優(yōu)點表現(xiàn)出來；第二方案因為受實驗箱的限制，只能進行手動操作，不能將系統(tǒng)深化，且局限于教學實驗用，也未將觸摸屏操作方便的優(yōu)點表現(xiàn)出來；第三方案結合現(xiàn)實中的實際應用情況，通過觸摸鍵進行手動、自動等操作，不僅很好的體現(xiàn)了觸摸屏的優(yōu)點，而且與PLC之間的通信有很大的發(fā)展余地和空間。既可以作為課堂教育實驗，在社會工業(yè)中也可以根據(jù)具體要求實現(xiàn)所要的結果。所以筆者最終選用了第三種方案。4.2 設計過程 本系統(tǒng)的整個設計流程如圖4：圖44.2.1 控制系統(tǒng)設計要求設計三種物料加熱混合控制的程

50、序，并在PLC和F940-GOT上運行調試成功。1）初始狀態(tài) 容器是空的，電磁閥F1、F2、F3、F4均關閉，傳感器L1、L2和L3，攪拌電動機M，加熱器H和溫度傳感器T均為OFF。2）加熱混合控制 按啟動按鈕SB1或按觸摸鍵自動按鈕，閥F1和F2同時開啟，物料A、B同時進入容器；當液面到達L2（L2為ON）時，關閉閥F1和F2，同時開啟閥F3，物料C進入容器。當液面到達L1（L1為ON）時，關閉閥F3，加熱器開始加熱；當物料溫度達到設定溫度（T為ON）時，停止加熱。攪拌電動機（M25為ON）啟動，開始攪拌；經(jīng)10s延時后，停止攪拌（M25為OFF），然后開啟閥F4，放出混合物料。當液面下降至

51、L3時，再經(jīng)5s延時后，關閉閥F4。3）停止操作 按下停止鍵SA2，在當前生產(chǎn)過程完成后，停止操作，回到初始狀態(tài)。 停止后切換手動畫面或者繼續(xù)自動操作。4.2.2 F940-GOT上的畫面設計上位機監(jiān)控軟件的任務是實現(xiàn)畫面監(jiān)控和數(shù)據(jù)通訊。這部分軟件設計采用三菱公司的圖形操作終端作圖與設定軟件包FX-PCS-DU/WIN-C完成。FX-PCS-DU/WIN-C在Windows環(huán)境下運行，具有豐富的作圖工具、圖形庫和極強的數(shù)據(jù)處理能力，還具有組態(tài)功能，利用該軟件可以很方便地編輯所需畫面。根據(jù)設計要求制作畫面。由于在此軟件中，無法進行圖層設置，后者圖形會覆蓋前者圖形，不能在一個畫面中實現(xiàn)自動生產(chǎn)過程

52、，所以本系統(tǒng)中主要開發(fā)了6個畫面，包括初始畫面、進物料A、B畫面、進物料C畫面、加熱且攪拌畫面、放物料D、手動操作畫面。圖5前5個畫面上都有三個觸摸鍵，分別可以進行手動、自動、停止操作，閥F1、F2、F3、F4，指示燈D1、D2、D3、D4和加熱器H都是圖形指示器。通過顏色變化來顯示各自的字元件狀態(tài)（ON/OFF）。L1、L2、L3分別表示液面?zhèn)鞲衅鳌Ｏ到y(tǒng)初始狀態(tài)（如圖5）為0畫面，各閥均為黃色，指示燈為綠色，容器均為空的。按下自動鍵M100系統(tǒng)會根據(jù)設計好的梯形圖流程自動顯示操作過程，畫面切換至畫面1，閥F1、F2開啟（紅色），容器中用部件圖表中的棒圖D10表示進物料A、B，當物料到下限L3

53、時，指示燈D3亮（紅色），當指示器指示到中限L2時，指示燈D2亮（紅色），這時關閉閥F1、F2（綠色），開啟閥F3（紅色），同時切換到畫面2。用棒圖D11表示進物料C，當物料加滿即到上限L1時，關閉閥F3（黃色），加熱器H（紅色）開始加熱，同時切換到畫面3。加熱過程中，又用圖形指示器M26的顏色變化來表示加熱前后混合物料的區(qū)別。當溫度達到設定值時，停止加熱（H為綠色），指示燈D4亮（紅色）。攪拌電動機M啟動，用圖形指示器M25左右擺動表示攪拌，同時用部件數(shù)值顯示攪拌時間，經(jīng)10s延時后，停止攪拌，然后開啟閥F4（紅色），切換到畫面4，用棒圖D12表示放混合物料D，用棒圖D13表示接混合物料。當

54、棒圖D12分別指示到L1、L2、L3時，燈D1、D2、D3依次熄滅（都為綠色），當指示到L3時，再經(jīng)5s延時后，關閉閥F4（黃色），同時溫度指示器D4滅（綠色），將D13清0，接收容器為空。完成一生產(chǎn)過程，回到初始狀態(tài)重新下一自動過程。在此自動控制過程中按下手動鍵M112是無效的，只有按下停止鍵后，完成當前過程，然后進行手動操作。如果不按停止鍵，系統(tǒng)將一直循環(huán)自動操作。按下手動鍵M115后，畫面切換到手動操作如圖6：圖6在手動操作畫面上有7個觸摸鍵，分別完成進物料A、進物料B、進物料C、加熱、攪拌、放料等操作。按返回自動鍵，返回到0畫面。可以根據(jù)操作這的意愿選擇自動或者手動操作。4.2.3 梯

55、形圖設計由于 FX2N系列 PLC有豐富的功能指令，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、處理與算術，邏輯運算，根據(jù)設計好的算法，就可以用梯形圖進行程序設計，利用功能指令方便地實現(xiàn)控制算法。根據(jù)控制要求，I/O配置及接線如圖7所示：圖7物料自動混合裝置中電磁閥的動作，既能手動控制，又受液面?zhèn)鞲衅鬏斎胄盘柕目刂啤Ｈ绻锪匣旌闲枰訜幔磩影粹oSB2，啟用加熱器H開始加熱。當溫度達到規(guī)定要求時，溫度傳感器T動作（D4指示），加熱器H停止加熱。液面位置由D1、D2和D3指示。在設計梯形圖之前，打開軟件Gx developer7.0，打開“改變PLC類型”對話框，設置PLC系列為FXCPU,PLC類型為FX2N(N)。然后新建工程進行梯形圖設計。接通啟