2.2.4　PLC控制系统设计

（1）系统构成

如图2-14所示，系统中除了压力、温度、流量、转速等模拟量信号外还有数字量输入信号（行程开关），安装行程开关可以起到监控作用，当行程开关没有达到正确的位置时就不允许启动相应的泵。

采集卡和PLC分工协作，采集卡只采集模拟量信号，PLC采集数字量信号使用数字量输入模块。输出信号全部由PLC来负责，模拟量输出控制使用模拟量输出模块，数字量输出控制使用数字量输出模块。

选用PLC作为电气控制部分，采用维纶通触摸屏为人机界面，采集卡只采集模拟量而不参与控制。

（2）PLC的选择

PLC的主要参数包括PLC的类型、输入输出（I/O）点数的估算、处理速度、存储器容量的估算、输入输出模块的选择、电源的选择、存储器的选择、冗余功能的选择、经济性的考虑等。选择西门子S7-200 CPU226 继电器型PLC，共有24个输入点、16个输出点。两个数字量输入、输出扩展模块EM223，一个数字量输入模块EM221，每个EM223有16个数字量输入点和16数字量个输出点，每个EM221有16个数字量输入点。

（3）触摸屏的选择

触摸屏作为一种全新的人机互话设备，操作人员通过触摸屏可以输入相应被控制设备的控制参数、监控设备、报警等，利用触摸屏对应的编程软件用户可自己任意组态，这样方便用户自己定义一些易记醒目的图标作为提示，即使不懂计算机的人员也能很快熟悉操作流程和一些文字提示注意事项或报警。

触摸屏用来输入设备控制参数，主要是被控压力、电机转速、电机的正反转、设备的动作顺序；被监控的参数主要包括手动阀的状态信号、液位高度、液温以及采集项目；报警项目包括被检查的项目是否超过了设定值以及被检测的行程开关的状态。结合技术要求以及操作界面的复杂程度选用维纶通（Weinview）MT8150X，编程软件为EB8000 V3.4.5，该型号触摸屏参数如下：显示器15"1024×768 65536色TFT LCD；处理器AMD Geode LX800/500MHz core processor；内存256MB；存储256MB（自带配方内存）；串口Com1（RS232/RS485 2W/4W）、Com2（RS232）、Com3（RS232/RS485 2W）；以太网口10/100Base-T；3个USB 2.0接口；电压24VDC（1.6A）。

西门子S7-200 CPU226具有两个RS485接口，一个接口和上位机通信，另一个接口和维纶通MT8150X触摸屏通信。

PLC和上位机通信采用PC/PPI电缆。

（4）PLC I/O接线图

编写PLC程序之前要先分配I/O地址，图2-15所示为PLC的接线。

（5）PLC控制程序的设计

使用编程软件为西门子配套软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP4，由于该控制程序涉及的试验繁多，同时控制程序分为手动和自动两种模式，故程序比较复杂，考虑到程序的可移植性和扩展性，本程序采用模块化的设计方法。功能模块如图2-16所示。

主程序代码如下：

（6）触摸式人机界面

设计人机界面主要考虑操作的简便性和程序的可重用性。根据试验项目要求，人机界面设计分为主界面、开式泵前泵排量效率冲击超载（冲击）测试界面、开式泵前泵变量特性测试界面、开式泵后泵排量效率超载（冲击）测试界面、开式泵后泵变量特性测试界面、闭式泵前泵排量效率超载（冲击）测试界面、闭式泵变量特性测试界面、马达空跑效率超载（冲击）测试界面、马达变量特性测试界面、手动测试界面、系统参数设定界面、报警信息查询界面。主界面如图2-17所示，主界面包含一个试验原理图。