SV040iG5A-2

SV040iG5A-2控制系統方案設計

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    旋挖鉆機結構復雜、外部傳感裝置分布較多、各機構動作邏輯性強，且作業時工況惡劣、機身振動強烈，需要設計采用質量可靠、功能豐富的控制部件以完成其控制功能。同時操作人員也需要通過清晰、直觀的人機界面對設備進行全面的掌握與控制。

    通過選型對比，設計方案上采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統的核心實現對旋挖鉆機的全面控制、日本PROFACE品牌GP系列液晶觸摸屏作為人機界面對話設備，與外部傳感裝置、液壓執行機構組成機電液一體化系統。下圖為控制系統結構框圖：



    觸摸屏作為人機界面對話設備，主要進行鉆進深度、回轉角度的顯示、深度設置、時間校對、及實現有關功能切換、按鈕、指示、系統調試等功能。共設有：主作業畫面、參數設置畫面、報警記錄畫面、系統調試畫面。其中主作業畫面是操作人員工作時的主要對話界面。下圖為主作業畫面圖：



三、控制系統主要功能

    西門子S7-200系列PLC是西門子公司為用戶解決中小型自動化控制的主力產品。它具有運算速度快、功能齊全、性能可靠、可靈活組合等特點，在全球的中小型自動化控制領域應用非常廣泛。以下重點介紹S7-200系列PLC在旋挖鉆機上的應用。

1、雙向高速計數信號檢測

    S7-214CPU模塊具有多路高速計數輸入檢測端口，可靈活設計實現多路單向、雙向計數信號的檢測。在旋挖鉆機上應用其雙向高速計數功能實現了上車回轉角度檢測、鉆頭鉆孔深度檢測。

    旋挖鉆機上車部分為液壓驅動的獨立旋轉機構。在設計中采用旋轉編碼器檢測其轉動角度，通過對編碼器A、B兩路脈沖信號的檢測，PLC的雙向高速計數輸入端可準確計算出旋挖鉆機上車的相對角度（0-360O）變化值。

    同時PLC的復位信號輸入端檢測編碼器的C相信號，在上車每次回轉至編碼器的一固定位置時將高速計數器內變量清零，可消除各種原因造成的計數誤差，*保*計數的準確性。

    鉆頭鉆孔深度檢測的原理與上車回轉角度檢測基本相同，但復位信號采用按鈕輸入，由操作人員根據情況校準鉆頭深度零位值。在檢測運算中計數值為鉆頭深度變化值。

2、左右控制手柄多路按鈕信號的檢測

    旋挖鉆機的控制主要通過駕駛座椅左右兩個控制手柄的多個按鈕控制實現，通過對PLC的指令編程，可轉換實現按鈕信號的上升沿、下降沿、延時控制等多種邏輯功能。

3、外部傳感信號的檢測

    西門子S7-200系列PLC輸入信號檢測采用光耦隔離電流信號檢測，可隔離輸入信號線上因各種原因引起的非正常電氣信號，電流信號檢測方式可有效防止外部強干擾對正常信號的檢測。同時各輸入端輸入信號的濾波時間可根據需要分別設置。

    旋挖鉆機各機構動作頻繁、控制復雜，在使用中容易因誤操作造成設備損壞。在設計中對各機構關鍵部位均安裝了外部傳感裝置檢測其狀態，當出現緊急情況時PLC將通過外部傳感裝置信號控制相應機構立即保護動作，保護人身和設備安全。

4、實現對液壓執行機構的控制

    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，可較好的保護并延長內部繼電器觸點的使用壽命。

5、與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊實現方便、直觀的人機界面對話顯示。



    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檢測計算的旋挖鉆機各參數直觀的顯示在觸摸屏上，同時可直接通過觸摸屏實現對液壓系統的控制和調試。

    plc在中聯重科ZR200型旋挖鉆機的應用中，能很好的實現所需的各種功能，以下為總結的設計體會。

    直流供電型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的標稱值內，實際應用中可滿足旋挖鉆機DC24V的供電環境下，并能承受點火及作業過程中的各種干擾，非常適合工程機械的柴油發動機24V電源環境；豐富的高速計數端口適合與各種傳感裝置匹配進行信號檢測；CPU模塊內部集成的PPI通訊接口可實現多種方式的數據通訊，與多種觸摸屏端口方便的實現通訊傳輸。
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時，所觸摸的位置 ( 以坐標形式 ) 由觸 控屏控制器檢測，并通過接口 ( 如 RS-232 串行口 ) 送到 CPU ，從而確定輸入的信息。 觸控屏系統一般包括觸控屏控制器 ( 卡 ) 和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器 ( 卡 ) 的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給 CPU ，它同時能接收 CPU 發來的命令并加以執行：觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，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合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層，它的內表面也涂有一層透明導電層，在兩層導電層之間有許多細小 ( 小于千分之一英寸 ) 的透明隔離點把它們隔開絕緣。 
當手指觸控屏幕時，平常相互絕緣的兩層導電層就在觸摸點位置有了一個接觸，因其中一面導電層接通 Y 軸方向的 5V 均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變為非零，這種接通狀態被控制器偵測到后，進行 A ／ D 轉換，并將得到的電壓值與 5V 相比即可得到觸摸點的 Y 軸坐標，同理得出 X 軸的坐標，這就是所有電阻技術觸控屏共同的*基本原理。 
2. 電容技術觸控屏：
是利用人體的電流感應進行工作的。電容式觸控屏是是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層 ITO ，*外層是一薄層矽土玻璃保護層 , 夾層 ITO 涂層作為工作面 , 四個角上引出四個電極，內層 ITO 為屏蔽層以*保*良好的工作環境。 當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸控屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸控屏的四角上的電極中流出，并且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。電容觸控屏的特點： 
■ 對大多數的環境污染物有抗力。 
■ 人體成為線路的一部分，因而漂移現象比較嚴重。 
■ 帶手套不起作用。 
■ 需經常校準。 
■ 不適用于金屬機柜。 
■ 當外界有電感和磁感的時候，會使觸控屏失靈。 
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檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸控屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸控屏幕時，手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸控屏操作。紅外觸控屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環境條件，紅外線技術是觸控屏產品*終的發展趨勢。采用聲學和其它材料學技術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，維護繁雜等等問題。紅外線觸控屏只要真正實現了高穩定性能和高分辨率，必將替代其它技術產品而成為觸控屏市場主流。 過去的紅外觸控屏的分辨率由框架中的紅外對管數目決定，因此分辨率較低，市場上主要國內產品為 32x32 、 4032 ，另外還有說紅外屏對光照環境因素比較敏感，在光照變化較大時會誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸控屏的國內代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而*新的技術第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經達到了 1000720 ，至于說紅外屏在光照條件下不穩定，從第二代紅外觸控屏開始，就已經較好的克服了抗光干擾這個弱點。 第五代紅外線觸控屏是全新一代的智能技術產品，它實現了 1000*720 高分辨率、多層次自調節和自恢復的硬件適應能力和高度智能化的判別識別，可長時間在各種惡劣環境下任意使用。并且可針對用戶定制擴充功能，如網絡控制、聲感應、人體接近感應、用戶軟件加密保護、紅外數據傳輸等。 原來媒體宣傳的紅外觸控屏另外一個主要缺點是抗暴性差，其實紅外屏完全可以選用任何客戶認為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸控屏所無法效仿的。 
4. 表面聲波觸控屏 
以右下角的 X- 軸發射換能器為例： 發射換能器把控制器通過觸控屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞，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傳遞，聲波能量經過屏體表面，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為電信號。 當發射換能器發射一個窄脈沖后，聲波能量歷經不同途徑到達接收換能器，走*右邊的*早到達，走*左邊的*晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在 X 軸方向歷經長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在 Y 軸走過的路程是相同的，但在 X 軸上，*遠的比*近的多走了兩倍 X 軸*大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是 X 軸坐標。 發射信號與接收信號波形 在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸控屏幕時， X 軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。 接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定 X 坐標。之后 Y 軸同樣的過程判定出觸摸點的 Y 坐標。除了一般觸控屏都能響應的 X 、 Y 坐標外，表面聲波觸控屏還響應第三軸 Z 軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機。
 
 
日 本松下有一位高官曾說過：即使我們不去拜靖國神社韓國人也不會買我們的產品，但不管我們再怎樣的去拜靖國神社，中國人照樣會買我們的產品。這是一句讓全中國人都應該感到羞愧的話?。?！作為一個有良知的中國人，來和我和許多愛國人士一起并肩戰斗吧！
如果你從本網頁下載文件，請你支持國貨，從你做起，以后不要再買日貨，如果你是一個中國人就一定要做到這一點，并教育你身邊的去這樣做。

可編程控制器（PLC） 監控 數傳電臺 通訊接口 工控機 MCGS組態軟件
　　　　一、概述
　　　　 某自來水廠控制系統由分布在十幾公里內5個深井取水泵站、儲水池、用戶管網組成。整個供水系統的高低落差達150米左右，由于供水系統的組成及地形結構的特殊性，過去人工監控，給生產管理、供水調度帶來諸多不便。 
　　　　 實施了微機監控后，它能實時監測供水系統的主要工藝參數（如壓力、流量、水位、電壓、電流等），控制深井泵、監視泵機的運行狀態，同時提供生產管理所需的報表、曲線、數據查詢等功能。它的運行對供水系統的安全生產、科學調度有著重要的意義。 
　　　　二、系統組成
　　　　 微機監控系統采用主從結構、分布式無線實時監控方式（簡稱SCADA）