摘要：触摸屏的发展可谓世界的又一大成就，为人们的生活，工作提供了便利。本文讲诉了一种基于PLC的组合开关，根据实际项目经历，针对西门子TP170Bcolour触摸屏在基于PLC的组合开关控制系统中的应用作出了整体的分析与设计。


        1、引言
　　
　　组合开关是一种具有高可靠性，并可方便实现多种控制功能的隔爆型电器设备，主要用于煤矿井下具有爆炸性气体及煤尘的环境中，对额定电压为3300v(1140v或660v)，额定电流分别为200A—400A的电动机进行顺序启动，延时启动，停止，双机双速和换向控制。目前国内组合开关产品的控制部分主要是由抗干扰性强，可靠性高的可编程控制器(简称PLC)来实现的。
　　
　　在此类PLC控制系统中，为了使操作人员可以根据系统需要方便无误的置入和修改参数，并实时地监视系统的运行情况，需要借助一个友好的人机界面(简称HMI)装置--触摸屏来实现。
　　
　　　　
　　2、系统结构及硬件组成
　　
　　本系统控制功能比较简单，只需一台PLC及其相应的扩展模块即可。编程器拟采用普通PC机来替代，通过PLC和触摸屏各自的通讯口，分别对其导入相应的程序文件。触摸屏通过MPI电缆与PLC的另一通讯口连接，实现与PLC的通讯，系统结构框图如下所示：　　
　　3、系统工艺简介
　　
　　本组合开关内设8组独立控制回路,每组可以单独控制一路负荷。根据煤矿井下的特殊环境以及刮板输送机等设备的实际运行情况,该控制系统设计有单机、程控、双速(手动/自动)等多种工况控制方式以满足系统控制要求。为了保证被控电机能安全可靠地运行,该控制系统每组控制回路中都设计有一些必要的保护功能，如漏电闭锁保护，电流保护，电压保护以及断相保护等。
　　
　　当组合开关任一支路合闸前，PLC的CPU首先要对系统进行初始化，然后采集各支路负荷的整定输入参数,判断系统的控制方式,并启动漏电检测电路对被控线路及电动机进行漏电检测。若存在漏电故障,CPU会闭锁本支路的合闸回路,并显示此故障信息。确认无漏电故障时，该回路则进入正常运转状态。正常运转时，需要把系统的运行参数，工况控制方式以及运行中发生的故障等信息实时地显示出来以供操作和维护人员参考。
　　
　　4、触摸屏组态画面设计
　　
　　西门子系列的触摸屏配有专门的画面组态软件－SIMATICPROTOOL/PROCS，此软件提供了多种控件和图形库文件，可组态出各种显示和控制功能，实现系统操作状态，当前过程值及故障的可视化。利用人机界面操作被监控系统，对PLC的实时数据进行显示，记录，也可以设计动态画面来模拟控制过程，从而满足监控要求。
　　
　　作者在充分了解本系统工艺的基础上，对本系统的触摸屏界面作出整体规划。zui终画面分为两大部分：
　　
　　(1)画面显示部分
　　
　　运行参数画面显示(见图2)
　　
　　运行工况画面显示(见图3)
　　
　　故障画面显示(见图4)
　　
　　(2)参数置入部分(见图5－12)
　　
　　主要包括8个回路的参数整定和输入，如回路的额定电流、速断电流倍数、运行方式等。操作人员根据系统实际需要输入相应的参数数据。
　　
　　具体来讲，本系统组态画面主要由如下几个控件对象组成：
　　
　　(1)文本域
　　
　　文本域和PLC没有任何链接，它们对用户输入不作出反应，并且在运行时不能在操作单元上被修改，主要用于对其它对象或控件的一种文本解释。
　　
　　(2)输出域
　　
　　输出域是用来在操作单元上显示来自PLC的当前值。一般来说，在将输出域的变量和PLC的变量地址链接后，还需设定其上、下限值，如果PLC的输出值超过范围的数值时将被拒绝显示。
　　
　　(3)状态区
　　
　　状态区是一个显示元素。根据组态，可以组态一个报警指示器，显示不能从操作单元上看见的设备单元的状态(如电机)，或者组态一个指示灯，其颜色根据相关的状态变化而改变或闪烁。
　　
　　上述各控件对象的添加和设置步骤大致相同，如下：
　　
　　(1)在画面内单击鼠标右键，从“插入对象”选项中选择所需的控件，并摆放至合适位置；
　　
　　(2)调整所添加控件的大小，并在其属性中设置所需参数(如文本，字体，颜色等)；
　　
　　(3)有些控件还需要和PLC中的相应I/O接点及存储单元链接起来，以实现PLC的控制及参数输入信息、PLC当前过程值及故障信息等向触摸屏的输出(如输出域，状态区等)。
　　
　　设计好的各画面如下：　　
　　图5(图6－12的画面和图5相同，可略)
　　
　　5、触摸屏操作控制的实现
　　
　　由于该触摸屏需安装于隔爆腔内，从而无法实现触摸控制功能，故其实际上仅作为液晶显示器来使用，其控制以及参数置入、修改等操作，均由隔爆外壳上的6个隔爆按钮(S1－S6)来实现。按钮的接点直接与PLC的输入口联接，各自功能及链接变量如下表所示：　　
　　6、模拟测试
　　
　　本组态软件还提供了对未使用PLC连接的项目模拟测试程序。从菜单中选择“文件”>“测试”>“启动模拟程序”即可启动此模拟程序。
　　
　　运行此程序后，在模拟程序表中合适的值，用于测试变量的显示是否有误。模拟表中的值在模拟期间将由运行系统读取，这样以来，就模拟了一个PLC的连接，从而完成了组态项目文件的离线测试。
　　
　　7、组态文件的下载
　　
　　在下载组态文件之前，应首先检查触摸屏电源接线是否正确；然后将触摸屏的通讯接口(RS2321F2)和PC机的RS232端口相联；zui后经编译无误后执行下载命令即可将组态文件写入到触摸屏的内存中。
　　
　　8、触摸屏与PLC的连接
　　
　　组态文件下载完成后，首先应先对触摸屏的通讯口的通讯参数进行设置，然后通过编程器设置PLC的通讯参数，使之与触摸屏一致(主要是通讯协议和通讯波特率参数)。上述工作完成后，打开电源，将PLC置于运行档，两者就建立了连接并可以互相通讯了。
　　
　　9、结论
　　
　　把触摸屏应用到以PLC为核心的控制系统中，操作人员不仅可以随时查询，监视到当前系统运行工况，故障等信息，而且可以十分方便的实现系统控制参数的输入和整定，确保了整个控制系统安全、可靠的运转。