PLC+触摸屏在起重设备中的运用
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摘 要：在实现PLC结合触摸屏合理配置的过程中，才能够提高设备控制能效。基于科学合理PLC触摸屏配置中，使设备运行过程中更加的稳定，并且保证设备运行性能更加的可靠，从而促进社会生产活动。本文对于其中设备生产过程中的PLC触摸屏配置实现分析，设计PLC结合触摸屏的配置方案，从而能够充分发挥生产领域中機械设备优越性能，提高生产效率，促进社会经济发展。
关键词：触摸屏；PLC；起重设备
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.136
使用可编程控制器能够使控制系统可靠性控制精度得到提高，还能够增强系统抗干扰能力。另外，使用触摸屏也能够为整体控制系统提供良好人机操作界面，所以两者联合能够广泛应用到工业生产中的各领域中。起重机的工作强度较大，而且使用较为频繁。传统起重机的串电阻调速方式中具有一些缺点，比如调速范围较窄、起动转矩比较小等。目前，计算机技术、电力电子技术和微电子技术在不断的发展，从而促进了触摸屏、PLC技术的发展[1]。基于此，本文就将PLC和触摸屏为基础，分析两者结合在起重设备中的使用。
1 触摸屏结合PLC配置方案的优势
触摸屏指的是一种添加在显示器表面的介质，机械设备操作人员能够直接利用手指在屏幕中点触进行操作，不需要利用计算机设备查询及数据整理对机械设备运行进行控制。简单来说，触摸屏就是一个传感器，其主要包括控制器及检测部位，检测部位在显示器表面设置，其主要目的就是对操作人员触摸位置进行感应，之后显示器就会将触摸信号到触摸控制器中传输，利用触摸控制器使接收的操作信号进行计算处理，从而朝着相应坐标数据进行转变，然后传输到系统CPU中，利用CPU中的编程程序进行处理并发送命令信息，机械设备就会实现相应动作指令的执行，从而实现机械设备命令运转方式。PLC结合触摸屏的标准配置方案就是：通过电动执行机构、压力变送器、开度荷重综合仪表输出、行程开关量、电路检测反馈开关量等相应的模拟量输入信号和数字量输入信号，调节并控制模拟量实现信号的输出，电机控制等相应的数字量信号输出及PLC输入输出模块相互连接，PLC和触摸屏能够利用以太网和上层控制系统相互控制[2]。
2 硬件系统的设计
图1为起重设备的结构，其中控制系统中通过变频器通讯功能实现电机调速，利用触摸操作对PLC内部位状态进行改变，从而实现设备的控制。通过触摸库中利用一条数据传输线和对应的通讯协议实现各开关状态、指示灯信号以及数据信号和PLC的相互连接。此设备使用两套控制系统，使控制元件的数量提高了一倍，控制柜的体系比较大，配线较多。使用触摸屏之后，能够使原本控制面板中的指示灯、开关等整体到触摸屏中移动，从而有效节约和输入、输出相互对应PLC的数量，还能够降低其规模，节约传统面板中的按键、开关及指示灯，从而缩小控制柜体积，降低配线，方便安装及调试[3]。
触摸屏也能够实现数据的控制及显示，节省传统仪表、仪器的数量。另外，触摸屏自身还具备数据运算的功能，轻松实现原本通过PLC进行的数据处理任务，降低PLC的程序负担，从而加快程序运行的时间。图2为数据显示的画面。
3 软件的设计
3.1 软件的功能
通过设备工艺流程，将PLC程序以动作的功能划分成为多个模块，在不同模块出口实现动作完成标志位的设置，主系统对标志位状态进行分析，结合机构运动传感器的检测及判断，调用其他的子系统，以此能够避免运动出现干涉的情况，协调设备的整体运动。程序一般包括主程序、起升机构子程序、行走机构子程序、数据通信子程序、模拟量采集子程序、判断子程序、故障中断程序、信息显示等模块[4]。
3.2 操作控制编程
利用触摸屏对设备中所有操作控制实现，TP7触摸屏组态软件中的图像库较为丰富，利用带指示灯的交替型按钮实现编程，在按钮按下或者抬起的时候，能够设置PLC中对应输入点的高低电平位置，以此使PLC实现设备控制，还能够读取设备动作传感器信号，将其作为指示灯输出。由于触摸屏具有组态软件支持，而且还能够实现多页面切换功能。那么能够有效实现各按钮操作，而且页面较为美观[5]。
3.3 使用故障编码
设备某部件在运行过程中受到阻碍，或者在工作过程中的元件没有及时跟上，那么程序就会通过监测各个位置的传感器信号，并且计时规定动作的到位时间，如果超出时间的范围不能够得到下一个动作的信号，就表示其出现故障，此种工作是利用动作超时判断子程序进行处理的。在处理故障信息的过程中利用故障编码及排队等技术，首先将ASC码充分的展现出来，在故障出现的时候，利用PLC编程中的字传输指令对编码进行传输。触摸屏端编程利用信息列表空间，能够将编码值中的故障信息进行展现。
另外，当设备运行中可能会出现两个或者多个故障时，将PLC程序作为基础实现顺序执行，触摸屏屏幕中只能够展现最后的执行指令编码故障。那么，通过故障急缓程度进行优先级排队，对紧要的故障进行判断，安排最后一条指令，以此进行前推。在出现多故障时，就会展现最高级别故障信息。在对紧急故障进行处理的过程中，会将次一级故障信息自动的展现。在设备没有故障的时候，就会将优先级最低信息进行展现，也就是设备正常运行[6]。
3.4 展现报警画面故障
在设备控制的过程中，要能够解决多种随机出现的异常情况，在此异常情况中，部分需要紧急处理及报警故障，使控制系统能够通过触摸屏屏幕尽量指出故障点，从而使操作人员能够将故障及时的排除。触摸屏能够对大量随机故障进行预测，如果出现设备异常，可迅速的寻找和其相对应的故障内容，在调出之后展现在触摸屏中，并且提醒督促操作人员干预，及时将故障排除。图3为报警窗口和故障处理梯形图，产生的报警可在窗口中寻找发生故障的时间和原因，操作人员将其作为基础对故障进行排除[7]。 3.5 触摸屏变动参数输入口设计
在实际使用起动设备的过程中，遇到不同的工况时，对于设备的起升高度可能有不同的要求，必须通过电脑设备连接PLC，在编程软件中改变其对应参数，此种方式比较繁琐。现如今，通过触摸屏和PLC的连接，可以实现在触摸屏的界面上进行参数设定，方便快捷又不要求太高难度的专业知识，提升了普通用户的使用体验。
在PLC程序中设置一个可读可写的全局变量VD，用来作为起升高度的设定值。同时在触摸屏的编程界面中设置一个可写的数据输入框，并将框内的数据内容（十进制的高度）换算成一个双字长度的二进制数据VD01，通过触摸屏和PLC的数据连接，将值VD01从触摸屏中传输到PLC中的变量VD02，然后将二进制VD02换算成十进制的高度值（单位可选米/毫米）并赋值给全局变量VD。即可实现通过触摸屏来修改PLC内部程序中的参数值。
3.6 输出控制的设计
输出控制指的是电磁制动器控制、小车电动机控制、升降机控制、大车电动机控制等。在起重机作业的过程中，要注意溜钩的情况。一般划分溜钩包括两种，分别为重物悬空启动及悬停的过程。（1）在重物悬停的过程中，要实现停止频率的设置，如果变频器工作频率比这个频率要低，那么就要通过变频器实现信号的输出，对电磁制动器实现运行指令的发送，通过一段时间延迟之后，电磁制动器就能够将重物抱住，并且降低变频器频率成为0。（2）在重物悬空时再启动的过程中，实现上升启动频率的设置，同样使变频器工作频率满足此数值的时候就会停止上升，依然从变频器中实现信号的输出，将运行指令发送到电磁制动器中，在此过程中也具有一段时间延迟，然后电磁制动器将重物松開，变频器的工作频率再继续升高，直到满足工作需要频率[8]。调控过程的主要目的就是先低频率供电使电动机励磁产生向上的力矩，力矩足够后再打开制动器，保证重物不会在松开抱闸制动器的瞬间因为自重而下滑。
4 结束语
在起重设备中使用PLC结合触摸屏技术，能够有效实现操作及控制一元化。利用屏幕实现功能操作，改编程序就能够添加触摸键，扩展其中的功能。另外，还能够解决传统添加开关破坏整个控制面板格局的问题，提高控制的灵活度。工作人员还能够充分发挥多技术的优势，使用触摸屏软件资源，创建具有吸引力及简洁的屏幕画面对操作人员进行感染。在实际使用的过程中具有良好的效果，能够有效节约大量指示灯、现场按钮等易损器件，简化连线，提高系统的可靠性。
参考文献：
[1]吴炜华.浅析PLC和触摸屏在多自由度气动机械手系统中的应用[J].通讯世界，2018，12（04）：297-298.
[2]叶娜.PLC和触摸屏在球磨机齿轮润滑系统中的应用[J].机械工程与自动化，2018，11（01）：185-186+189.
[3]夏金伟，许连阁，于晓云，郭海林.基于PLC+触摸屏技术的多通道信号检测和存储研究[J].电大理工，2016，21（04）：15-17.
[4]梁杰，张卫华.PLC在电池注液设备自动控制中的应用[J].包钢科技，2016，42（06）：78-80.
[5]冯作全，王宇翔，马永安.PLC和触摸屏在龙门式液压机组控制系统中的应用[J].机床与液压，2016，44（08）：134-136+141.
[6]王小娟，胡兵.PLC和触摸屏在多自由度气动机械手系统中的应用[J].组合机床与自动化加工技术，2016，21（03）：58-60+63.
[7]盖超会，郑小涛.PLC和变频器在起重船控制系统中的应用[J].舰船科学技术，2016，38（04）：52-54.
[8]邹宁.改进机械设备中PLC触摸屏的配置方案[J].民营科技，2015
，11（08）：32-32.
作者简介：邓黎黎（1983-），女，湖北人，本科，学士，电气技术工程师，主要从事水利水电起重设备电气自动控制设计。
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