2.2.4　PLC控制系統設計

（1）系統構成

如圖2-14所示，系統中除了壓力、溫度、流量、轉速等模擬量信號外還有數字量輸入信號（行程開關），安裝行程開關可以起到監控作用，當行程開關沒有達到正確的位置時就不允許啟動相應的泵。

采集卡和PLC分工協作，采集卡只采集模擬量信號，PLC采集數字量信號使用數字量輸入模塊。輸出信號全部由PLC來負責，模擬量輸出控制使用模擬量輸出模塊，數字量輸出控制使用數字量輸出模塊。

選用PLC作為電氣控制部分，采用維綸通觸摸屏為人機界面，采集卡只采集模擬量而不參與控制。

（2）PLC的選擇

PLC的主要參數包括PLC的類型、輸入輸出（I/O）點數的估算、處理速度、存儲器容量的估算、輸入輸出模塊的選擇、電源的選擇、存儲器的選擇、冗余功能的選擇、經濟性的考慮等。選擇西門子S7-200 CPU226 繼電器型PLC，共有24個輸入點、16個輸出點。兩個數字量輸入、輸出擴展模塊EM223，一個數字量輸入模塊EM221，每個EM223有16個數字量輸入點和16數字量個輸出點，每個EM221有16個數字量輸入點。

（3）觸摸屏的選擇

觸摸屏作為一種全新的人機互話設備，操作人員通過觸摸屏可以輸入相應被控制設備的控制參數、監控設備、報警等，利用觸摸屏對應的編程軟件用戶可自己任意組態，這樣方便用戶自己定義一些易記醒目的圖標作為提示，即使不懂計算機的人員也能很快熟悉操作流程和一些文字提示注意事項或報警。

觸摸屏用來輸入設備控制參數，主要是被控壓力、電機轉速、電機的正反轉、設備的動作順序；被監控的參數主要包括手動閥的狀態信號、液位高度、液溫以及采集項目；報警項目包括被檢查的項目是否超過了設定值以及被檢測的行程開關的狀態。結合技術要求以及操作界面的復雜程度選用維綸通（Weinview）MT8150X，編程軟件為EB8000 V3.4.5，該型號觸摸屏參數如下：顯示器15"1024×768 65536色TFT LCD；處理器AMD Geode LX800/500MHz core processor；內存256MB；存儲256MB（自帶配方內存）；串口Com1（RS232/RS485 2W/4W）、Com2（RS232）、Com3（RS232/RS485 2W）；以太網口10/100Base-T；3個USB 2.0接口；電壓24VDC（1.6A）。

西門子S7-200 CPU226具有兩個RS485接口，一個接口和上位機通信，另一個接口和維綸通MT8150X觸摸屏通信。

PLC和上位機通信采用PC/PPI電纜。

（4）PLC I/O接線圖

編寫PLC程序之前要先分配I/O地址，圖2-15所示為PLC的接線。

（5）PLC控制程序的設計

使用編程軟件為西門子配套軟件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP4，由于該控制程序涉及的試驗繁多，同時控制程序分為手動和自動兩種模式，故程序比較復雜，考慮到程序的可移植性和擴展性，本程序采用模塊化的設計方法。功能模塊如圖2-16所示。

主程序代碼如下：

（6）觸摸式人機界面

設計人機界面主要考慮操作的簡便性和程序的可重用性。根據試驗項目要求，人機界面設計分為主界面、開式泵前泵排量效率沖擊超載（沖擊）測試界面、開式泵前泵變量特性測試界面、開式泵后泵排量效率超載（沖擊）測試界面、開式泵后泵變量特性測試界面、閉式泵前泵排量效率超載（沖擊）測試界面、閉式泵變量特性測試界面、馬達空跑效率超載（沖擊）測試界面、馬達變量特性測試界面、手動測試界面、系統參數設定界面、報警信息查詢界面。主界面如圖2-17所示，主界面包含一個試驗原理圖。