净水系统,由于其组成设备多,水的各种指标严格,如纯度、PH值、电导率等。HMI与PLC通讯引用在净水系统,很好的满足了工艺技术要求,改变了传统复杂的按钮控制方式。如下图示,净水系统的流程框图如下。
该净水系统用到了许多水泵和阀门控制,并还有许多传感器和检测器。这些检测设备获得的信号,通过电缆传送到PLC,PLC再对信号做处理。PLC通过通讯电缆,将信息传送给HMI GP ,这样在HMI(人机界面)上得到显示,方便操作技术人员进行一定的操作。
由于各个水箱的给水装置都是水泵,那么我们应该注意,水泵这种特殊的设备,不适宜频繁启动,否则容易损坏,降低常规使用的寿命,甚至直接损坏。所以,我们应该对这种频繁启动采取避免措施。鉴于传感器只能对限位做出立即动作,即达到限位就有信号,保持通的状态;低于限位就没信号,保持断的状态,电气设备较难改变。我们采用了对PLC编程的方式,来消除水泵的频繁启动问题,这是很容易解决的。我们给每一的启动-停止-再启动,设定一个时间段,保持这样的时间段,能够尽可能的防止水泵的频繁启动。时间段的长短,能够准确的通过工厂具体的需求来设定,这个在软件上是很容易实现的。
根据附图Ⅰ,我们大家可以大概的了解净水系统整个的系统控制要求和流程。对于一个工程,其详细的现场工艺控制要求很重要,它是PLC程序编写的准则和现场调试的校验标准。
⑴、原水箱通过外接设备供水,当原水箱液位检测为低的时候,原水泵停止运行;当原水箱液位检测为中的时候,原水泵运行;原水箱液位检测为高的时候,外接设备停止供水。
⑶、原水泵在开始运行的同时,浓水阀打开,开始排放浓水,2分钟后,一级高压泵自动启动,浓水阀自动关闭,停止排放。
⑷、PSL1压力差开关低压时,5秒钟后,一级高压泵停止运行。PSL2压力差开关高压时,一级高压泵立刻停止运行。
⑹、中间水箱液位检测为高时,一级高压泵停止运行;中间水箱液位检测为中时,一级高压泵启动运行。
⑼、中间水箱液位检测为中时,二级高压泵启动运行;中间水箱液位检测为低时,二级高压泵停止运行。
⑽、纯水箱液位检测为高时,二级高压泵停止运行;纯水箱液位检测为中时,二级高压泵启动运行。
⑾、纯水箱液位检测为低时,纯水泵停止运行;纯水箱液位检测为中时,纯水泵启动运行。
⑿、纯水的电导率检测高时,纯水电磁阀门关闭,纯水回流电磁阀门开启;纯水电导率检测为低时,纯水电磁阀门开启,纯水回流电磁阀门关闭。
根据净水系统工艺控制要求,我们编写PLC程序,进行试验室测试,然后安装到净水设备上,进行现场调试。(PLC原程序参附程序Ⅰ)
根据净水系统工艺控制要求,针对PLC FBe-28MC 的主机电气规格,我们对PLC的I / O点进行设置,并且将用到的中间存储器和定时器进行设置。
在下表中,给出了PLC的I / O点对应的控制电气信号或设备;并对中间存储器、定时器做出合理的选择设置。
注:16 点的输入,X 7, X 14, X 15没有接输入信号;Y 12没有接输出信号。
Digital公司GP系列可编程序触摸屏的画面设计及编成软件,在买产品的时候能获得。该软件为GP-PRO/PB3 for Windows (支持Windows 98 / Me / 2000 / XP 系统),目前最新的版本为 Version 7.01。(本文附件中包括了净水系统的PLC程序)在选择系统组成后,我们应该对系统来进行编程,这里讲到的是对可编程序触摸屏的编程。既然是用触摸屏的触摸方式来控制该净水系统,我们应该做出画面,并设置按钮来,在手动控制环境下,按钮对应控制PLC中的中间存储器,进而达到控制PLC的目的。同样,在自动运行环境下为了把系统的各个电气设备的工作状态显示出来,以便现场控制技术人员采取对应的措施继续控制,我们应该做出报警画面,通过它来显示系统各个电气设备的工作状态,许多个指示灯,它们是功过监视PLC对应信号来显示的。
根据项目规则及净水系统工艺控制要求,并考虑调研得到的现场操作控制的需要,我们在对多套方案做出分析后,选择了本套方案,它满足控制的简单化,并易于现场技术员的控制。画面由五幅画面组成:主画面、控制选择画面、手动输入控制画面、自动控制状态显示画面和控制流程图画面。它们彼此间可以切换,并可以返回上一级画面,简单易操作,且能够完全满足工厂现场控制需要。
如下图示,我们举出两幅画面例子,一幅为主画面,另一幅为手动输入控制画面。
在这里简要介绍一下画面的工作,当按下主画面时,我们进入控制选择画面,根据按钮提示下,按下手动输入按钮,则进入手动输入控制画面。根据工艺过程需要,我们大家可以选择不同的按钮按下,则相应的设备自动启动运行,按钮也会呈反色状态;若要其停止,则在相应按钮再按一次,则其相应设备停止运行,按钮也会恢复原色。
这种按按钮来控制电气设备,是经过控制PLC的中间存储器来实现的,而其颜色的显示则是通过监视PLC相应输出信号的状态实现的。如图示,在按下二级高压泵按钮时,弹出一个窗口Bit Switch Setting ,能够正常的看到Operation Bit Address ,显示的是M 105中间存储器地址,它即是表四中列出的M 105,二级高压泵手动输入控制按钮。Bit Invert 是指控制位能够最终靠触摸的方式来实现置位和复位双重控制。
我们编写好的GP画面和程序最后需要的就是通过专用电缆GPW-CB02,通过PC上的串口和GP上的TOOL口,用RS232C通讯方式下载到GP上,这样GP的程序就算完成了。当然,我们大家可以通过使用仿真的方式,来查看画面的切换及程序的运行是否正确,为现场调试减少工作量。
该软件操作简单,采用梯形图(LED)编程方式。学习过电气工厂控制,具备一定的编程经验的技术员都能很快掌握。同时,我们也可以参考《永宏可编程序控制器FB系列-使用手册Ⅰ硬件篇基础功能篇》,《永宏可编程式控制器FB系列-使用手册Ⅱ高级功能篇》该软件编程方便,传输下载程序都是很简单的。值得注意的事项是,我们在对编写好的梯形图程序,下载到PLC上的时候,我们需要对通讯参数进行设置。如下表所示:
从系统结构很容易看出,X 2 是一个检测输入信号,它是相当于一个运行常闭开关,即当可以检测到来料的时候,X 2输入信号存在,整个系统才可以开始工作;当无法检测到来料的时候,X 2 输入信号不存在,整个系统停止工作。X 4 是一个启动开关,开启系统作用,一旦X 4输入信号存在,则系统开始自动运行。
我们根据该系统工艺控制要求,为该净水系统编写程序。前面已经给出了该系统 I / O点的设置,并且给出了中间存储器、计时器的设置选择。在附表Ⅳ中,我们给出了该系统的整个梯形图程序,供参考。
PLC程序编写好以后,我们就能够最终靠下载电缆,将PC上的程序下载到PLC上。到这一步,我们就完成了系统的软件部分。现在,我们能够最终靠GP-PLC通讯电缆,来实现系统的控制试验,最后则安装到机械设备上,进行现场调试。
系统安装好以后,在后期的维护中,我们如果需要对GP程序或PLC程序进行更改,我们只需使用相应的下载电缆对GP或PLC上的程序进行下载到PC上,然后做出更改,仿真后,再重新下载到GP或PLC上,进行调试,试运行,直到符合要求即可。我们大家可以认识到该系统的后期维护非常的方便,使用效果很好。
该应用实例已经在工业生产里投入实施,效益良好,能预见将有很大的发展空间。