SV040iG5A-2控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

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    旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、外部傳感裝置分布較多,、各機(jī)構(gòu)動(dòng)作邏輯性強(qiáng),，且作業(yè)時(shí)工況惡劣,、機(jī)身振動(dòng)強(qiáng)烈,，需要設(shè)計(jì)采用質(zhì)量可靠、功能豐富的控制部件以完成其控制功能,。同時(shí)操作人員也需要通過(guò)清晰,、直觀的人機(jī)界面對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的掌握與控制。

    通過(guò)選型對(duì)比,，設(shè)計(jì)方案上采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心實(shí)現(xiàn)對(duì)旋挖鉆機(jī)的全面控制,、日本PROFACE品牌GP系列液晶觸摸屏作為人機(jī)界面對(duì)話設(shè)備,，與外部傳感裝置、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成機(jī)電液一體化系統(tǒng),。下圖為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：



    觸摸屏作為人機(jī)界面對(duì)話設(shè)備,，主要進(jìn)行鉆進(jìn)深度、回轉(zhuǎn)角度的顯示,、深度設(shè)置,、時(shí)間校對(duì)、及實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能切換,、按鈕,、指示、系統(tǒng)調(diào)試等功能,。共設(shè)有：主作業(yè)畫面,、參數(shù)設(shè)置畫面、報(bào)警記錄畫面,、系統(tǒng)調(diào)試畫面,。其中主作業(yè)畫面是操作人員工作時(shí)的主要對(duì)話界面。下圖為主作業(yè)畫面圖：



三,、控制系統(tǒng)主要功能

    西門子S7-200系列PLC是西門子公司為用戶解決中小型自動(dòng)化控制的主力產(chǎn)品,。它具有運(yùn)算速度快、功能齊全,、性能可靠,、可靈活組合等特點(diǎn)，在全球的中小型自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,。以下重點(diǎn)介紹S7-200系列PLC在旋挖鉆機(jī)上的應(yīng)用,。

1、雙向高速計(jì)數(shù)信號(hào)檢測(cè)

    S7-214CPU模塊具有多路高速計(jì)數(shù)輸入檢測(cè)端口,，可靈活設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多路單向,、雙向計(jì)數(shù)信號(hào)的檢測(cè)。在旋挖鉆機(jī)上應(yīng)用其雙向高速計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)了上車回轉(zhuǎn)角度檢測(cè),、鉆頭鉆孔深度檢測(cè),。

    旋挖鉆機(jī)上車部分為液壓驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度,，通過(guò)對(duì)編碼器A,、B兩路脈沖信號(hào)的檢測(cè)，PLC的雙向高速計(jì)數(shù)輸入端可準(zhǔn)確計(jì)算出旋挖鉆機(jī)上車的相對(duì)角度（0-360O）變化值,。

    同時(shí)PLC的復(fù)位信號(hào)輸入端檢測(cè)編碼器的C相信號(hào),，在上車每次回轉(zhuǎn)至編碼器的一固定位置時(shí)將高速計(jì)數(shù)器內(nèi)變量清零，可消除各種原因造成的計(jì)數(shù)誤差，*保*計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性,。

    鉆頭鉆孔深度檢測(cè)的原理與上車回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)基本相同，但復(fù)位信號(hào)采用按鈕輸入,，由操作人員根據(jù)情況校準(zhǔn)鉆頭深度零位值,。在檢測(cè)運(yùn)算中計(jì)數(shù)值為鉆頭深度變化值。

2,、左右控制手柄多路按鈕信號(hào)的檢測(cè)

    旋挖鉆機(jī)的控制主要通過(guò)駕駛座椅左右兩個(gè)控制手柄的多個(gè)按鈕控制實(shí)現(xiàn),，通過(guò)對(duì)PLC的指令編程，可轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)按鈕信號(hào)的上升沿,、下降沿,、延時(shí)控制等多種邏輯功能。

3,、外部傳感信號(hào)的檢測(cè)

    西門子S7-200系列PLC輸入信號(hào)檢測(cè)采用光耦隔離電流信號(hào)檢測(cè),，可隔離輸入信號(hào)線上因各種原因引起的非正常電氣信號(hào)，電流信號(hào)檢測(cè)方式可有效防止外部強(qiáng)干擾對(duì)正常信號(hào)的檢測(cè),。同時(shí)各輸入端輸入信號(hào)的濾波時(shí)間可根據(jù)需要分別設(shè)置,。

    旋挖鉆機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁、控制復(fù)雜,，在使用中容易因誤操作造成設(shè)備損壞,。在設(shè)計(jì)中對(duì)各機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位均安裝了外部傳感裝置檢測(cè)其狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)PLC將通過(guò)外部傳感裝置信號(hào)控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)立即保護(hù)動(dòng)作,，保護(hù)人身和設(shè)備安全,。

4、實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

    西門子S7-200系列PLC的繼電輸出模塊可直接控制液壓系統(tǒng)的直流電磁線圈,，只需在電磁線圈兩端并接外部抑制二極管,，可較好的保護(hù)并延長(zhǎng)內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)的使用壽命。

5,、與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊實(shí)現(xiàn)方便,、直觀的人機(jī)界面對(duì)話顯示。



    利用214CPU模塊上的485通訊接口與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊,，將PLC檢測(cè)計(jì)算的旋挖鉆機(jī)各參數(shù)直觀的顯示在觸摸屏上,，同時(shí)可直接通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制和調(diào)試。

    plc在中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用中,，能很好的實(shí)現(xiàn)所需的各種功能,，以下為總結(jié)的設(shè)計(jì)體會(huì)。

    直流供電型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的標(biāo)稱值內(nèi),，實(shí)際應(yīng)用中可滿足旋挖鉆機(jī)DC24V的供電環(huán)境下,，并能承受點(diǎn)火及作業(yè)過(guò)程中的各種干擾，非常適合工程機(jī)械的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)24V電源環(huán)境；豐富的高速計(jì)數(shù)端口適合與各種傳感裝置匹配進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),；CPU模塊內(nèi)部集成的PPI通訊接口可實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)通訊,，與多種觸摸屏端口方便的實(shí)現(xiàn)通訊傳輸。
NULL觸控屏的基本原理是,，用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸控屏?xí)r,，所觸摸的位置 ( 以坐標(biāo)形式 ) 由觸 控屏控制器檢測(cè)，并通過(guò)接口 ( 如 RS-232 串行口 ) 送到 CPU ,，從而確定輸入的信息,。 觸控屏系統(tǒng)一般包括觸控屏控制器 ( 卡 ) 和觸摸檢測(cè)裝置兩個(gè)部分。其中,，觸控屏控制器 ( 卡 ) 的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息,，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給 CPU ,，它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測(cè)裝置一般安裝在顯示器的前端,，主要作用是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并傳送給觸控屏控制卡,。
1 ．電阻觸控屏 
電阻觸控屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復(fù)合薄膜,，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層,，上面再蓋有一層外表面硬化處理,、光滑防刮的塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透明導(dǎo)電層,，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小 ( 小于千分之一英寸 ) 的透明隔離點(diǎn)把它們隔開絕緣,。 
當(dāng)手指觸控屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸,，因其中一面導(dǎo)電層接通 Y 軸方向的 5V 均勻電壓場(chǎng),，使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇悖@種接通狀態(tài)被控制器偵測(cè)到后,，進(jìn)行 A ／ D 轉(zhuǎn)換,，并將得到的電壓值與 5V 相比即可得到觸摸點(diǎn)的 Y 軸坐標(biāo)，同理得出 X 軸的坐標(biāo),，這就是所有電阻技術(shù)觸控屏共同的*基本原理,。 
2. 電容技術(shù)觸控屏：
是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸控屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏,，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層 ITO ,，*外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層 , 夾層 ITO 涂層作為工作面 , 四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層 ITO 為屏蔽層以*保*良好的工作環(huán)境,。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí),，由于人體電場(chǎng)，用戶和觸控屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō),，電容是直接導(dǎo)體,，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸控屏的四角上的電極中流出,，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比,，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置,。電容觸控屏的特點(diǎn)： 
■ 對(duì)大多數(shù)的環(huán)境污染物有抗力。 
■ 人體成為線路的一部分,，因而漂移現(xiàn)象比較嚴(yán)重,。 
■ 帶手套不起作用。 
■ 需經(jīng)常校準(zhǔn),。 
■ 不適用于金屬機(jī)柜,。 
■ 當(dāng)外界有電感和磁感的時(shí)候，會(huì)使觸控屏失靈,。 
3. 紅外觸控屏
紅外觸控屏是利用 X ,、 Y 方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的觸摸。紅外觸控屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框,，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸控屏幕時(shí),，手指就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線,，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸控屏操作,。紅外觸控屏不受電流,、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件,，紅外線技術(shù)是觸控屏產(chǎn)品*終的發(fā)展趨勢(shì),。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損,、老化,，觸摸界面怕受污染、破壞性使用,，維護(hù)繁雜等等問(wèn)題,。紅外線觸控屏只要真正實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸控屏市場(chǎng)主流,。 過(guò)去的紅外觸控屏的分辨率由框架中的紅外對(duì)管數(shù)目決定,，因此分辨率較低，市場(chǎng)上主要國(guó)內(nèi)產(chǎn)品為 32x32 、 4032 ,，另外還有說(shuō)紅外屏對(duì)光照環(huán)境因素比較敏感,，在光照變化較大時(shí)會(huì)誤判甚至死機(jī)。這些正是國(guó)外非紅外觸控屏的國(guó)內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn),。而*新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對(duì)管數(shù)目,、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達(dá)到了 1000720 ,，至于說(shuō)紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定,，從第二代紅外觸控屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個(gè)弱點(diǎn),。 第五代紅外線觸控屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品,，它實(shí)現(xiàn)了 1000*720 高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識(shí)別,，可長(zhǎng)時(shí)間在各種惡劣環(huán)境下任意使用,。并且可針對(duì)用戶定制擴(kuò)充功能，如網(wǎng)絡(luò)控制,、聲感應(yīng),、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護(hù),、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?原來(lái)媒體宣傳的紅外觸控屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差,，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會(huì)增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸控屏所無(wú)法效仿的,。 
4. 表面聲波觸控屏 
以右下角的 X- 軸發(fā)射換能器為例： 發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸控屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f,，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過(guò)屏體表面,，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給 X- 軸的接收換能器,，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。 當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后,，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器,，走*右邊的*早到達(dá)，走*左邊的*晚到達(dá),，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào),，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在 X 軸方向歷經(jīng)長(zhǎng)短不同路徑回歸的聲波能量,，它們?cè)?Y 軸走過(guò)的路程是相同的,，但在 X 軸上，*遠(yuǎn)的比*近的多走了兩倍 X 軸*大距離,。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置,，也就是 X 軸坐標(biāo),。 發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形 在沒(méi)有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣,。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸控屏幕時(shí),， X 軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口,。 接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口,，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo) 控制器分析到接收信號(hào)的衰減并由缺口的位置判定 X 坐標(biāo)。之后 Y 軸同樣的過(guò)程判定出觸摸點(diǎn)的 Y 坐標(biāo),。除了一般觸控屏都能響應(yīng)的 X ,、 Y 坐標(biāo)外，表面聲波觸控屏還響應(yīng)第三軸 Z 軸坐標(biāo),，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值,。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。三軸一旦確定,，控制器就把它們傳給主機(jī)。
 
 
日 本松下有一位高官曾說(shuō)過(guò)：即使我們不去拜靖國(guó)神社韓國(guó)人也不會(huì)買我們的產(chǎn)品,，但不管我們?cè)僭鯓拥娜グ菥竾?guó)神社,，中國(guó)人照樣會(huì)買我們的產(chǎn)品。這是一句讓全中國(guó)人都應(yīng)該感到羞愧的話?。,。∽鳛橐粋€(gè)有良知的中國(guó)人,，來(lái)和我和許多愛國(guó)人士一起并肩戰(zhàn)斗吧,！
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可編程控制器（PLC） 監(jiān)控 數(shù)傳電臺(tái) 通訊接口 工控機(jī) MCGS組態(tài)軟件
　　　　一、概述
　　　　 某自來(lái)水廠控制系統(tǒng)由分布在十幾公里內(nèi)5個(gè)深井取水泵站,、儲(chǔ)水池,、用戶管網(wǎng)組成。整個(gè)供水系統(tǒng)的高低落差達(dá)150米左右,，由于供水系統(tǒng)的組成及地形結(jié)構(gòu)的特殊性,，過(guò)去人工監(jiān)控，給生產(chǎn)管理,、供水調(diào)度帶來(lái)諸多不便,。 
　　　　 實(shí)施了微機(jī)監(jiān)控后,，它能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)（如壓力、流量,、水位,、電壓、電流等）,，控制深井泵,、監(jiān)視泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)提供生產(chǎn)管理所需的報(bào)表,、曲線,、數(shù)據(jù)查詢等功能。它的運(yùn)行對(duì)供水系統(tǒng)的安全生產(chǎn),、科學(xué)調(diào)度有著重要的意義,。 
　　　　二、系統(tǒng)組成
　　　　 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu),、分布式無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)控方式（簡(jiǎn)稱SCADA）