基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统 - 文章

基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统

作者：辽宁工程技术大学彭继慎任宝栋

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摘要：本文介绍了触摸屏结合PLC在压铸机控制系统中的应用，并对该控制系统中的触摸屏页面设计和PLC的原理及作用进行了分析。
关键词： PLC 触摸屏压铸机抗干扰
中图分类号：TP273

引言：压铸机作为有色金属铸件生产的重要装备，通常是在现场环境恶劣，电磁干扰严重的环境下工作，其供电系统也常受大负荷设备启停的干扰，决定了其控制系统的高抗干扰性[1]。采用可编程逻辑控制器PLC，可利用其硬件和软件上采取的一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。但单纯的PLC控制系统不宜实现现场监控以及工艺参数的现场设置和修改。若采用上位监控计算机PC与PLC通信的方式进行监控和参数设置，不仅投资成本高，而且上位机一般难于设置在压铸机高温、辐射、高电气干扰的生产现场，不便于现场操作人员对生产过程实施监控和参数的在线设置。鉴于压铸机控制系统工艺参数较多，且需要人机交互，使用可靠性高的触摸屏就是很好的选择。通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标值并与生产实际值作比较，并可实时监控到系统各工艺参数的大小和变化趋势，实现报警、故障诊断等功能[2]，从成本、开发、维护上更适合于压铸机控制系统。

1．控制系统硬件组成与结构原理

压铸机控制系统本身是通过各种接口与外围设备与生产过程发生关系，并对生产过程的各个工艺参数进行数据处理和控制的。控制系统组成框图如图1所示。

图1 控制系统组成框图

现场控制级由PLC和触摸屏组成，核心控制器PLC扩展一块模拟输入模块，一块模拟输出模块[3]。具体控制过程为：由行程开关和控制按钮发出的开关信号指示出目前压铸机所作的动作，经由模拟输入模块采集油压、合型力、速度等模拟量即可检测到压铸机工作的状态，然后通过PLC逻辑运算，形成相应的开关量输出，同时通过模拟量输出模块控制流量、压力比例阀，这样整体控制压铸机的动作。同时，PLC把检测到的压铸机状态和动作信号送入触摸屏，对各种故障进行诊断，并显示一些重要的参数大小，如合型力、压射速度等[4]，更为重要的是，用户可以通过触摸屏实时调整参数目的值，从而实现了实时监控的作用，保证铸件质量，提高了生产率。

2 控制系统中PLC的作用

PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。通过接收开关量、模拟量输入，经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作，程序流程图如图2所示。

图2 PLC运行框图

PLC的作用主要体现在以下几个方面：

（1）初始化变量，设置自由通讯口协议和中断协议；
（2）与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对触摸屏输入的信息进行处理；
（3）完成数字量与模拟量的相互交换；
（4）实时控制压铸机的动作状态。

3．触摸屏的应用

触摸屏界面由支持软件进行编译、设计，然后从支持工具下载到触摸屏即可使用。触摸屏与PLC之间通过RS232通信电缆进行连接。由PLC对触摸屏状态控制区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互[5]。

根据压铸机的控制和操作要求，共设计了主界面、输入信号监控界面、输出信号监控界面、参数设置界面、浇注机输入输出界面和报警界面等六个主要的人机交互界面。压铸机各个部件的工作状态、运行状态都可在触摸屏上动态显示。

3.1主界面的设计

在主界面上建立压铸机动态监控模型，实时显示控制压铸机动作的主要电磁阀的状态和压铸机工作时的各种工艺参数，如图3所示，由它可以方便快捷地观察压铸机在某一刻的工作状态。

图3 主界面

3.2 信号输入监控界面

点击主界面上的输入信号功能按钮，进入输入信号监控画面，如图4所示，该界面包括控制系统中主机PLC所有的输入信号，此项功能用来监控输入信号是否正常，以便完成触摸屏的故障诊断功能。

图4 信号输入监控界面

3.3信号输出监控界面

点击主界面上的输出信号功能按钮，链接进入输出信号监控界面，如图5所示，该界面显示压铸机主机PLC所有的输出信号，用信号灯的亮灭表示输出信号的有无，此项功能主要用来监控信号是否正常。

图5 信号输出监控界面

3.4参数设置界面

点击主界面上的参数设置功能按钮，链接进入参数设置界面，如图6（略，说见《铸造纵横》12期）所示，通过该界面可以根据用户的需要和压铸机的质量设置压铸机工作工艺参数，更好地起到人机交互性。

3.5浇注机界面

点击主界面上的浇注机功能按钮，进入浇注机输入输出界面，如图7（略，说见《铸造纵横》12期）所示，该界面包括浇注机的输入信号和输出信号的监控显示灯，还有浇注机工作时的各个参数。

3.6报警界面

点击主界面上的报警信息功能按钮，链接到报警信息界面，如图8（略，说见《铸造纵横》12期）所示，该界面将显示所有压铸机相关的报警项目，包括压力、温度、液位等多个报警状态。

4．结论：

本论文是辽宁省教育厅科学研究项目 “大型压铸机实时控制系统研究”的后期研究工作，将触摸屏技术与PLC结合应用于压铸机控制系统，具有如下特点：

（1）触摸屏人机界面上设置的各种按钮、开关、信号显示灯、仪表等都是实物的替代品，触控寿命长，大大提高了压铸机控制系统的可靠性。
（2）触摸屏与PLC的连接通讯是通过软件实现的，不占用PLC的I/O点，只需要中小型的PLC即可满足压铸机的生产，节省了成本。
（3）通过PLC不少于2000次/秒的状态检测，可以检测到状态的瞬息变化，并对压铸机进行相应实时的控制，误动作发生的几率几乎为0，安全性能高。
（4）系统的程序接口简单，用户能够很方便的进行系统的二次开发，灵活配置来适应客户的要求，很大程度上保证了整体系统的灵活性和可伸缩性。

参考文献：
[1] 阜新压铸机厂；压铸机及其使用维修.
[2] TP7触摸屏面板设备手册[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] 孙伟英，赵继印，盖爽，李西林；压铸工艺参数在线检测及远距离通信系统[J],沈阳：仪表技术与传感器，2003，11
[5]齐蓉；可编程计算机控制器高级技术[M],西安：西北工业大学出版社，2002(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/20/2006)


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