PLC控制系統(tǒng)和人機(jī)對(duì)話

前言

　　近年來大量涌現(xiàn)的各式各樣的機(jī)電一體化設(shè)備，都是機(jī)械化、電氣化和信息化的必然結(jié)果和結(jié)晶。涉及的知識(shí)面越來越廣，理論越來越深，人們接觸到的元器件、設(shè)備和裝置不僅舉不勝舉。原來專業(yè)的分工也因?yàn)橄嗷B透而越來越模糊?！　?duì)于從事這一領(lǐng)域具體工作的廣大工程技術(shù)人員而言，比較容易找到各種系統(tǒng)的理論性較強(qiáng)、專業(yè)分工明確、適合于用作各級(jí)各類學(xué)校作為某一課程教材的書籍。但是不太容易找到一種學(xué)科綜合性較強(qiáng)，理論和實(shí)際相結(jié)合，實(shí)用性和可操作性兼?zhèn)淝矣志哂休^多示范性實(shí)例的參考書。筆者只是希望通過本書在這一領(lǐng)域做點(diǎn)普及性的工作?！　”緯榻B的可編程控制器（PLC）和觸摸屏（GOT或HMI）組合成的控制系統(tǒng)，它的應(yīng)用范圍極廣。小至一個(gè)（臺(tái)）簡(jiǎn)單設(shè)備，大到復(fù)雜的綜合系統(tǒng)；無論是用于新的裝置，還是利用信息技術(shù)改造和升級(jí)原有設(shè)備，都有它的用武之地。它的設(shè)計(jì)、組成、使用、維護(hù)和改造都十分方便，而且價(jià)格相對(duì)較低，易于推廣和普及。　　由于可編程控制器（PLC）對(duì)于廣大用戶或讀者已經(jīng)較為熟悉和了解，這方面的教材和書籍十分豐富，所以本書的重點(diǎn)是介紹觸摸屏以及它在PLC系統(tǒng)中的應(yīng)用（在國(guó)外，有人稱為圖形操作終端GOT，也有人稱為人機(jī)界面HMI，說法不一。本書為了敘述的方便，統(tǒng)一使用GOT作為其代號(hào)）。其重點(diǎn)在于如何將二者有機(jī)地結(jié)合起來，組成一個(gè)智能化、信息化、人性化的設(shè)備或裝置。當(dāng)然，要想設(shè)計(jì)PLC-GOT或PLC-HMI組成的控制系統(tǒng)，首先必須具備相關(guān)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和PLC的基本知識(shí)。　　目前，在市場(chǎng)上能見到的類似于操作手冊(cè)的書籍和資料比較多，同時(shí)，這類產(chǎn)品制造廠商的技術(shù)支持部門也提供了大量的“技術(shù)手冊(cè)”、“編程手冊(cè)”。但是這些資料主要是介紹有哪些產(chǎn)品系列和品種，技術(shù)指標(biāo)如何，什么接口，如何安裝，有哪些指令，該如何使用每一條指令，如何將軟件寫入到產(chǎn)品中等。這些當(dāng)然是十分必要的，但對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，僅僅解決“選用硬件，安裝軟件”還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須解決“如何寫，寫什么”的核心問題。正因?yàn)槿绱?，本書的重點(diǎn)是通過各種大小實(shí)例，介紹如何組織編寫軟件的內(nèi)容。除確有必要，對(duì)于廠商技術(shù)手冊(cè)上能提供的信息，包括硬件使用、安裝，指令的使用和傳送，專用輔助設(shè)計(jì)軟件（組態(tài)軟件）的安裝及使用等，均不再介紹?！　∧壳?，所見到的有關(guān)PLC和GOT設(shè)計(jì)的書籍很多。但是大多數(shù)以介紹基本原理和具體設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主。本書則以介紹PLC和GOT系統(tǒng)的基本構(gòu)架為主，同時(shí)比較詳細(xì)地分析了各種基本模塊的硬件和軟件。以“大處著眼，小處著手”為原則，組織編寫本書的內(nèi)容。這里不再拘泥于學(xué)院派的系統(tǒng)和嚴(yán)謹(jǐn)，不考慮學(xué)科之間的壁壘，僅供交流技術(shù)，互通信息，希望能對(duì)相關(guān)愛好者有所幫助。

內(nèi)容概要

本書以中小型PLC和觸摸屏組成的智能控制系統(tǒng)為主，圍繞系統(tǒng)構(gòu)建、硬件配置、系統(tǒng)控制及管理軟件、人機(jī)對(duì)話功能和系統(tǒng)調(diào)試等方面進(jìn)行單項(xiàng)和綜合分析。以軟件為主、硬件為輔，突出實(shí)用性和可操作性，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)意，便于讀者理解和應(yīng)用。    本書共分為七章，主要內(nèi)容包括信息和世界、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、可編程控制器的控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、液晶觸摸屏的應(yīng)用、液晶觸摸屏和可編程控制器組成的控制系統(tǒng)、PLC-GOT控制系統(tǒng)實(shí)例等。本書適合于從事自動(dòng)控制技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員使用。

書籍目錄

前言第一章  信息和世界  第一節(jié)  我們的世界一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)  第二節(jié)  計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)  第三節(jié)  人機(jī)對(duì)話功能的必要性和必然性第二章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  第一節(jié)  數(shù)學(xué)在控制系統(tǒng)中的作用  第二節(jié)  控制系統(tǒng)中的被控制對(duì)象  第三節(jié)  工業(yè)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)  第四節(jié)  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的輸入/輸出通道  第五節(jié)  系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信  第六節(jié)  傳感器及其智能化  第七節(jié)  執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其智能化  第八節(jié)  計(jì)算機(jī)控制簡(jiǎn)易通用算法  第九節(jié)  控制系統(tǒng)的安全性和可靠性第三章  可編程控制器的控制系統(tǒng)  第一節(jié)  系統(tǒng)中的可編程控制器  第二節(jié)  可編程控制器系統(tǒng)軟件  第三節(jié)  PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程  第四節(jié)  軟件的檢查、測(cè)試、仿真和下載  第五節(jié)  系統(tǒng)對(duì)外的聯(lián)系  第六節(jié)  總結(jié)第四章  人機(jī)界面  第一節(jié)  從人-人對(duì)話到人-機(jī)對(duì)話  第二節(jié)  控制系統(tǒng)和人機(jī)界面  第三節(jié)  系統(tǒng)中信息的表達(dá)形式和傳播方式  第四節(jié)  人機(jī)界面和控制系統(tǒng)的關(guān)系第五章  液晶觸摸屏的應(yīng)用  第一節(jié)  系統(tǒng)中各部件所包含的信息及其輸入和輸出  第二節(jié)  如何開始觸摸屏的軟件設(shè)計(jì)  第三節(jié)  按照系統(tǒng)管理的要求編制界面  第四節(jié)  框圖的進(jìn)一步細(xì)化  第五節(jié)  觸摸屏界面按功能的分類  第六節(jié)  界面上能顯示的主要內(nèi)容  第七節(jié)  輸入信息的功能元素——觸摸鍵和鍵盤  第八節(jié)  注意事項(xiàng)  第九節(jié)  綜合管理觸摸屏的各種元素  第十節(jié)  觸摸屏的界面綜合設(shè)計(jì)  第十一節(jié)  觸摸屏自身系統(tǒng)的管理和現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)監(jiān)控  第十二節(jié)  界面設(shè)計(jì)實(shí)例及其設(shè)計(jì)清單第六章  液晶觸摸屏和可編程控制器組成的控制系統(tǒng)  第一節(jié)  必須強(qiáng)調(diào)的一個(gè)設(shè)計(jì)理念  第二節(jié)  一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)實(shí)例  第三節(jié)  一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC-GOT系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)實(shí)例  第四節(jié)  簡(jiǎn)單平面定位系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)實(shí)例  第五節(jié)  旋轉(zhuǎn)編碼器及其應(yīng)用第七章  PLC-GOT控制系統(tǒng)實(shí)例  第一節(jié)  控制軟件的設(shè)計(jì)  第二節(jié)  浮球液位顯示模塊  第三節(jié)  旋轉(zhuǎn)體動(dòng)畫設(shè)計(jì)  第四節(jié)  條形碼打印機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)  第五節(jié)  黑匣子功能設(shè)計(jì)  第六節(jié)  通用故障處理模塊設(shè)計(jì)  第七節(jié)  小型雙直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路  第八節(jié)  充分利用高速脈沖計(jì)數(shù)口的U/f接口電路  第九節(jié)  非線性函數(shù)的計(jì)算  第十節(jié)  標(biāo)定真空密封容器的氣密性  第十一節(jié)  用通信方式接入傳感器  第十二節(jié)  電加熱控制參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　就如啟動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)，必須首先運(yùn)行啟動(dòng)程序、完成BIOS設(shè)置，進(jìn)入操作系統(tǒng)（DOS、windows等）一樣。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)并選定好PLC系統(tǒng)的有關(guān)硬件，并且把它們正確地安裝好，但并沒有完成該系統(tǒng)的組態(tài)工作。雖然一般的PLC控制器在出廠時(shí)，已經(jīng)由廠家在內(nèi)部安裝了操作系統(tǒng)，并且對(duì)所有的擴(kuò)展模塊和專用模塊安排了口地址，但這些也只是有了基本的工作平臺(tái)，并不能夠立即開始運(yùn)行工作程序。首先必須在編寫用戶程序中附加一塊（段）專用的系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)設(shè)定和功能取舍的指令集。這有點(diǎn)類似于我們自己組裝一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)，除了各種硬件的組裝之外，首先還妻安裝操作系統(tǒng)。如果添加有其他外圍設(shè)備，必須同時(shí)安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。第一次開機(jī)后，進(jìn)入BIOS，還要做必要的設(shè)定。因此，對(duì)于PLC-GOT系統(tǒng)，一般包括以下內(nèi)容?！　。?）幾乎所有附加的專用模塊，都需要分別對(duì)它們的工作模式和參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。這需要十分認(rèn)真和仔細(xì)地參考相關(guān)說明書，充分掌握它的每一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器定義及使用，并且按照規(guī)定的格式和方法，適當(dāng)?shù)刭x值。其內(nèi)容一般包括模塊識(shí)別、工作模式、工作或協(xié)議參數(shù)、信號(hào)電平、信號(hào)預(yù)處理和數(shù)據(jù)地址安排等。這些設(shè)定一般只是在開機(jī)時(shí)進(jìn)行一次。注意，PLC正常工作時(shí)，對(duì)該通道進(jìn)行的讀、寫操作，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控，不在此列。它是根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行的。實(shí)際上在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，特別是在各種接口電路中，大量使用可編程器件（芯片）。因此極大地提高了芯片的功能和使用范圍，促進(jìn)了其通用性、靈活性和智能化。PLC系統(tǒng)中的各種專用模塊很多就是使用的可編程器件。以上所做的工作，就是對(duì)可編程器件進(jìn)行“編程”。　?。?）除了對(duì)專用模塊進(jìn)行編程之外，PLC指令集中的某些應(yīng)用指令，要求在使用它們之前，也必須進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。否則有可能出錯(cuò)，或是得到完全出乎我們意料之外的結(jié)果。　?。?）最后，系統(tǒng)可能還使用各種通信接口。因?yàn)橥ㄐ沤涌诜N類繁多，通信協(xié)議也各不相同，所以一般都需要配有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序?！　【?、PLC系統(tǒng)的軟件資源、管理和使用　　這里所說的軟件資源，指的是PLC的軟元件。一般軟元件包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、各類數(shù)據(jù)寄存器和各種指針等。它們的數(shù)量及表示方法，因不同的生產(chǎn)廠家或不同的系列品種而不同，但實(shí)質(zhì)上卻是大同小異的。這些軟元件中，除了可能有極少數(shù)因?yàn)榕c硬件接口有著固定的關(guān)系（例如特定的輸入口，指定作為高速脈沖計(jì)數(shù)用時(shí)，必須占用特定的內(nèi)部計(jì)數(shù)器），或是被某些特殊的應(yīng)用指令占用之外，絕大多數(shù)是可以自由安排的。但是如果事先做出某些安排，可能有助于我們提高編程效率，增加程序的可讀性，有利于調(diào)試或監(jiān)控工作。除了需要關(guān)注某些不可隨意使用的軟元件之外，還特別要注意元件是否是停電保持的（各種PLC的安排完全不同）。否則有可能出錯(cuò)，甚至出事故。下面是筆者經(jīng)常使用的一些安排，供讀者參考使用。

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