1、 i 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 PLC 与触摸屏的应用及发展趋势 摘要 ： 可编程逻辑控制器简称 PLC，是 20世纪 60年代以来发展极为迅速、应用面极为广泛的工业控制装置，是现代工业自动化控制的首选产品。与此密切联系着的触摸屏也扮演着一个重要角色，并成为现代工资自动化控制中不可缺少的一种装置。本文概述了 PLC与触摸屏的应用和发展趋势 。 关键词 ： PLC；触摸屏；综合应用；发展趋势 1 引言 PLC 已成为工业自动化三大技术支柱 (即 PLC、机器人和 CAD CAM)之一，被喻为工业控制的灵魂。随着科技的飞速发展，越来越 多的机器与现场操作都趋向于使用人机界面， PLC
2、控制器强大的功能及复杂的数据处理也呼唤一种功能与之匹配而操作又简便的人机界面的出现，触摸屏的应运而生无疑是 21 世纪自动化领域里的一个巨大的革新 。 2 PLC 与触摸屏概述 PLC是以微处理器为核心，不仅能够处理数字量，还能够处理模拟量，具有逻辑运算、顺序运算、计时记数、算术运算功能。现在的 PLC还具有良好的通讯功能，易于和其他智能设备实现联合控制 【 1】 。 触摸屏即工业人机界面 (Human Machine Interface)，是一种智能化操作控制显示装置。工业人机 界面由特殊设计的计算机系统 32位 RISCCPU芯片为核心，在 STN、 TFT液晶显示屏或 EL电发光显示器上
3、罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化，并由软件计算出触摸位置。 HMI的主要功能有：数据的输入与显示；系统或设备的操作状态方面的实时信息显示；在 HMI上设置触摸控件可把 HMI作为操作面板进行控制操作；报警处理及打印。此外，新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能 【 2】 。 3 PLC 与触摸屏的工作原理 PLC 的工作原理： PLC 首先进行初始化处理，清楚 I/O 映像区中的内容，接着自诊断，检测存储器、 CPU 及 I/O 部件状态，确认其是否正常，在进行通信处理，完成各外设的通信连接，还将检测是否
4、有中断请求，若有则作相应中断处理。在此阶段可对 PLC 联机或离线编程。若此时 PLC 方式开关置于 RUN 位置， PLC 才进入独特的循环扫描，周而复始的执行输入采样、程序执行、输出刷新 3个阶段。 PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述 3 个阶段，一个周期所用时间为 T=(读入时间 *输入点数 )+(运算速度 *程序步数 )+(输出时间 *输出点数 )+自诊断时间 【 3】 ，在 每次的扫描过程中，还ii 要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作，成为可编程序控制器的实际输出。 触摸屏的工作原理 【 4】 ：触摸屏检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户的触摸位置，接
5、受后送往触摸屏控制器。而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接受触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给 CPU，它同时能接受 CPU 发来的命令并加以执行。 4 PLC与触摸屏应用开发流程 (1)熟悉开发目的，确定设计方向，确认是否适合使用触摸屏 (2)编写并调试 PLC程序，确定触摸屏与 PLC通信所需的资源 (3)设计触摸屏 界面和通信协议，决定最终用户界面 (4)联机调试 PLC和触摸屏现场应用 【 5】 5 PLC 与触摸屏的现状 由于 PLC 与触摸屏各自的优点，在很多领域方面被广泛的应用。以下介绍关于具体 PLC 与触摸屏在一些工业化上的应用。 (1） PLC 与触摸屏在变频
6、电源中的应用 PLC 作为控制单元，是整个系统的控制核心 6。选用 OMRON 公司的 CPM2A。一是输出给变频器转速信号，控制电机转速；二是按照一定的控制策略给出励磁单元的控制信号，实现同步发电机输出电压可调。从而实现整个变频电源输出频率、幅值的连续可调。同时，与触摸屏 进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏输入的信息进行处理等。触摸屏采用 OMRON 公司 NT31C。触摸屏实现了电流、电压、频率的实时显示，电压、频率目标值的设定以及产生报警信息等 。系统硬件结构如图所示： iii PLC 作为中央处理单元，两者在变频电源系统中结合使用，实现了该系统的变频调压作用，输出波形为
7、理想正弦波， 具有调节范围广的特点，在实际使用中取得良好的效果。 (2) PLC 与触摸屏在薄壁方管焊接中的应用 薄壁方管由于壁薄和受热不均因数的存在，加上镍基高温合金自身导热性差，线膨胀系数大，容易造成变形和热聚焦 。 因此采用 PLC 与触摸屏组成的控制系统，进行系统构成和软件设计。该系统不仅能使焊接生产顺利进行，而且能得到均匀一致的焊缝宽度 【 7】 。 (3) PLC 与触摸屏在自动电弧焊装置的应用 针对企业对钢件产品需要一定厚度的低熔点合金的要求，提出了电弧焊接 【 8】 。该焊接技术主要采用有 PLC 和触摸屏所组成的控制系统，进行设计 。而且该装置具备平面内直线、圆弧线焊缝连接、
8、立体面缝焊的焊接功能。实践表明，该装置的控制系统具有良好的人机界面，控制方便，焊接过程指示直观、全面，焊接效率高、质量高妾稳定性好等优点。该新技术在航空航天、船舶、化工、矿山等行业具有良好的应用前景。 6 PLC 与触摸屏的发展趋势 随着科学技术的发展， PLC 会有更大的发展 9。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性 上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生
9、产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统 D CS (Distributed Control System)【 10】 中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自 动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用 【 11】 。 由于 PLC 技术不断的更新，触摸屏与此同时也会不断的更新，会朝着一个更方便、更广泛的，更智能化的方
10、向发展。同时会成为人们未来生活中不可缺少的部分。 7 总结 PLC 与触摸屏 未来发展不仅取决于产品本身的发展，还取决于与其它控制系统和管理设备的集成情况。而且 PLC 与触摸屏之间的通信 【 12】 会更加紧密，它们之间的应用会涉及的更广、更远。 PLC与触摸屏技术的提高必将推动工业化的发展，而且会越来越体现它们的重要性。 iv 参考 文献 1 黄净 .电气控制与可编程序控制器 M.北京：机械工业出版社 ,2005. 2 John R. Hackworth, Frederick D. Hackworth, Jr. Programmable Logic Controllers :Program
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12、14. 8 周方明 ， 黄志杰 ， 李涛 ， 何天刚 ， 郭勇 .基于 PLC 和触摸屏技术的自动电弧钎焊装置控制系统研究 J. 中国科学院上海冶金研究所 ,2000.（ 7） : 8 13. 9 魏跃国 ,陈彬兵 .PLC 技术的发展趋势 J.科技信息 (科学教研 ),2008,(22): 12 15. 10 欧阳三泰 ,周琴 ,欧阳希 .软 PLC 控制技术综述 J.电气传动 ,2005,(09): 11 13. 11 D. W. Russell, Production monitoringJ.ACMS ,Interface Gaithersburg, MD.， 1989,8,24(7)： 580 583. 12 郭宗仁等遍 .可编程序控制器及其通信网络技术 M.北京：人民邮电出版社 ,1989.
