触摸屏结合PLC在茶饮料提取系统中的应用

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能根据选择开关 “单周期 4 连续 4 单步” 的位置实现相应的动作
万方数据
#$$% 年第 # 期
是通过在优先级较高的主线程中设置和修改标志来完成的。若 在系统运行过程中需要立即暂停运行， 则可按下 ‘暂停’ 键， 并在 该键的响应事件中修改运行标志， 由于该标志为全局变量， 故子 线程将根据该标志而自动挂起， 系统便暂时停止运行。 对于数控系统而言， 实时性是至关重要的， 由于 !"#$%&’ 采 用了抢占式多任务处理机制， 故难以保证对外部信号的实时响 应； 另外， 由于 !"#$%&’ 隐藏并虚拟大部分物理设备， 包括外设 和中断机制， 故应用程序不能直接对硬件实施控制。因此， 需要 开发数控系统的驱动程序。!() （!"#*+ (,"-., )%$/0） 是微软新 一代的 !"#$%&’ 设备驱动程序模型。可采用 123.4/ 公司提供 的 !() 开发工具 (,"-., !%,5’ 和调试工具 6%78 9:; 来开发 !() 驱动程序。 考虑到数控系统的实际应用环境， 本文在限制 !"#$%&’ 任 务数和线程数的前提下， 配合前述硬件电路， 采用查询方式来响 应外部信号。实践证明， 如果使用 <.#8"2399 以上的机器， 可以取 得非常理想的效果。 系统软件中的插补、 刀补和升 = 降速控制等算法在有关数控 系统的文献资料中介绍较多， 在此就不赘述了。以下主要根据 本数控系统软件的特点， 并结合并口控制卡来论述对数控外部 设备的控制方法。 步进电机进给速度的控制是这样考虑的： 设加到 >+?* 输入 端的定时脉冲的频率为 ! ,.@， 脉冲当量 ! 按前述方法确定， 若程 序要求的进给速度为 " （33 = 3"#） ， 则 >+?* 的时间常数 ! ,.@ $ AB・ !・ ! ,.@ % " "（ % AB・ !） 据此得到的定时间隔便决定了进给速度。 # $ 主轴控制是通过对变频器的控制实现的， 一方面通过将开 关量输出至变频器的 C& 与 CC& 端来控制主轴电机的正、 反转和 停转； 同时还要输出与转速成正比的模拟电压。 设主轴的最高转 速为 & 3/D， 使用了 EB 位 ( = F 转换器， 则对应于所要求的转速 & ， 送给 ( = F 转换器的数为 EB+* ・& ’ $ & 3/D 刀架的控制， 主要是刀架电机反转时间的控制。如果反转 时间不够， 则刀架反锁不紧； 而反转时间太长， 又会在再次启动 刀架旋转时， 出现 ‘锁死’ 现象， 即转不动； 这两种现象都是不允 许出现的。而不同的刀架对反转时间的要求也不相同。为此， 必需允许根据实际情况来调整反转时间， 并进行较精确的定时。 为满足这一要求， 采用了软、 硬件结合延时的办法， 可先用定时 器定出一较小的时间单位， 再用软件对这一时间单位计数得到 总的反转时间， 该计数值可由系统面板预先设置。这样， 既可保 证计时精度又可使计时范围足够大， 取得了很好的效果。 由于篇幅所限， 系统软件的其他功能模块及实现方法在此 就不展开讨论了。 除了已有的功能之外， 还充分考虑了系统的开放性和可扩 展性， 提供了对多种硬件设备进行控制的接口函数， 用户可在此 基础上自行开发数控程序。
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系统软件设计
$%& 控制系统的软件设计
该 茶 饮 料 !"# 控 制 系统的软件由公用程序、 自动 程 序 和 手 动 程 序 组 成， 而自动程序又分一次 提取和二次提取， 梯形图 总体结构如图 $ 所示。 公用程序主要用于将 触摸屏上所设参数读入， 检查设备是否处于初始状 态， 给自动方式初始状态 置 位， 确定辅助继电器 ,+.*.、 ,+.*%、 ,+.0* 的状 态以使程序在自动运行时 等， 公用程序采用经验法设计。 手动程序主要作为自动控制前使系统回到初始状态， 另外 在自动控制出故障时作备用。手动程序能使两电动葫芦作上下 左右运动， 能实现温控仪和茶汤泵的开关， 能实现装卸茶动作， 能使两缸进水和出料， 能测试报警装置的好坏。手动程序也采 用经验法设计。 3. 图 0 一次提取程序流程图 按下启动按钮， 设备即按控制要求所述工艺过程 （下转第 30 页） 图$ 梯形图总体结构
输入 端子 ’. ’% ’$ ’0 ’* ’1 ’2 ’3 ’%. ’%% ’%$ ’%0 ’%* ’%1 ’%2 ’%3 ’$. ’$% ’$$ ’$0 ’$*
组合机床与自动化加工技术
自动程序是软件中最重要的部分， 当系统具备初始条件后，
输入输出信号地址分配表
输出 端子 /. /% /$ /0 /* /1 /2 /3 /%. /%% /%$ /%0 /%* /%1 /%2 /%3 /$. /$% /$$ /$0 /$* 功能描述 % 号篮卸茶 $ 号篮卸茶 提取缸 % 进水阀 提取缸 $ 进水阀 提取缸 % 出料阀 提取缸 $ 出料阀 装茶 茶汤泵 电动葫芦 % 左行 电动葫芦 % 右行 电动葫芦 % 上行 电动葫芦 % 下行 电动葫芦 $ 左行 电动葫芦 $ 右行 电动葫芦 $ 上行 电动葫芦 $ 下行 电动葫芦 % 加速 电动葫芦 $ 加速 温控仪 % 开启 温控仪 $ 开启 指示灯警铃
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输入输出信号地址分配表输入端子功能描述输出端子功能描述电动葫芦1装卸茶下限位电动葫芦2装卸茶下限位电动葫芦1提取下限提取缸1进水阀电动葫芦2提取下限提取缸2进水阀电动葫芦1上冲顶限位电动葫芦2上冲顶限位10电动葫芦1左行11电动葫芦1右行12提取缸1水平限位12电动葫芦1上行13提取缸2水平限位13电动葫芦1下行14提取缸1液位上限位14电动葫芦2左行x15提取缸2液位上限位y15电动葫芦2右行16提取缸1液位下限位16电动葫芦2上行17提取缸2液位下限位17电动葫芦2下行20电动葫芦1上限20电动葫芦1加速21电动葫芦2上限21电动葫芦2加速22装茶检测光电开关122温控仪1开启23装茶检测光电开关223温控仪2开启24两篮装茶水平限位24指示灯警铃梯形图总体结构该茶饮料plc控制系统的软件由公用程序自动程序和手动程序组成而自动程序又分一次提取和二次提取梯形图总体结构如图2所示
该提取系统有连续全自动工作、 单周期半自动工作、 步进工 作和手动工作四种工作方式。自动工作时又分一次提取和二次 提取。自动工作时要求系统满足一定的初始条件， 若不满足可 先用手动方式调整。其中自动控制一次提取的控制要求为： 按 下启动按钮后， 提取缸 ’ 和 ! 进水至上限， 打开温控仪 ’ 和 !，’ 号和 ! 号吊篮都自动右行直至 ’ 号篮到装茶工位时， ! 号篮自动 停止并等待， 稳定后装好茶 ’ 号篮稳定后自动下降到装茶下限， 上行到上限， 稳定后再自动右行到 ! 号缸位， 稳定后下降至电动 葫芦 ’ 的提取下限并等待， 与此同时 ! 号篮自动右行至装茶工 位稳定后下行至下限， 稳定后装好茶自动上行到上限， 稳定后再 自动右行至 ’ 号缸位， 稳定后下降至电动葫芦 ! 的提取下限， 然 后两篮同时作 ’ 分钟上下数次的间歇式提取泡茶。泡茶时间到 后， 关闭温控仪 ’ 和 !， 两篮自动提起， 沥汤后两篮自动左行至 各自的出渣位进行出渣， 出渣后上升到上限， 同时茶汤泵开、 阀 图’ 被控对象示意图
功能描述 电动葫芦 % 装卸茶下限位 电动葫芦 $ 装卸茶下限位 电动葫芦 % 提取下限 电动葫芦 $ 提取下限 电动葫芦 % 上冲顶限位 电动葫芦 $ 上冲顶限位 极左限位 极右限位 % 号篮水平出渣限位 $ 号篮水平出渣限位 提取缸 % 水平限位 提取缸 $ 水平限位 提取缸 % 液位上限位 提取缸 $ 液位上限位 提取缸 % 液位下限位 提取缸 $ 液位下限位 电动葫芦 % 上限 电动葫芦 $ 上限 装茶检测光电开关 % 装茶检测光电开关 $ 两篮装茶水平限位
杭州 =’!"""； ! 8 浙江大学 信息与电子工程系，
=’""!%； =8西
摘要： 介绍用 :;<、 触摸屏实现茶饮料提取的控制。触摸屏作为人机接口， 使系统界面友好， 简单直观， 便于操作， 在实际应 用中取得明显效果。 关键词： ： 监控 :;< 控制；触摸屏； 中图分类号： >:!)= 文献标识码： ?
? 引言
茶饮料提取系统主要由提取缸、 提取用装茶吊篮、 装茶装 置、 御茶渣装置等构成。其中提取缸的进水和出茶由电磁阀控 制， 提取缸中设有液位传感器以确定液位的上下限， 提取缸的温 度由温控仪控制， 以保证提取时的温度； 装茶和御茶由电磁阀完 成； 提取吊篮由电动葫芦带动可进行上下、 左右运动； 提取后的 茶饮料由茶汤泵送走。
A
系统硬件构成
采用 :;< 作为茶饮料提取控制系统的下位机， 而触摸屏则 作为上位机。:;< 一方面要对整个提取过程进行控制， 另一方 面它还要与触摸屏进行通讯， 接收执行操作者发出的命令。触 摸屏选用三菱公司的 ?(%*XY> $ >Z? 型， 它作为上位机用于工
收稿日期： 修回日期： !""# $ "# $ "%； !""# $ "& $ !# 作者简介： 潘伟珍 （’()* $ ） ， 女， 浙江新昌人， 浙江大学信息与电子工程系在读硕士研究生， （ + $ ,-./） 0-123%4 5-6778 97,8 91。
开、 出汤， 液位到缸下限后再延时一定时间。至此一个循环结 束， 自动回到初始状态， 若选了连续方式则自动进入下一循环， 若是单周期方式则要再次按启动按钮才进入下一循环。自动控 制二次提取时只用 ’ 只篮， 先在缸 ! 提取， 再在缸 ’ 提取， 控制 要求类似。被控对象的示意图如图 ’ 所示。
@ 控制要与检测 ・
作方式选择、 参数设置和自动、 手动控制以及监控画面显示和故 障报警等。!"# 上有各种输入信号 $% 个， 输出信号 $% 个， 都为 开关量， 选用三菱 &’$( ) *+,- 型 !"# 即可满足输入输出信号 的数量要求， 同时由于各工位动作频率不高， 但控制线路电流较 大， 故选用继电器输出方式的 !"#， 系统的输入输出信号地址分 配表如表 % 所示。 表!
A??B 年第 A 期
文章编号： （!""*） ’""’ $ !!&* "! $ ""&( $ "!
・ 控制与检测 ・
触摸屏结合 :;< 在茶饮料提取系统中的应用
! 潘伟珍’， ，谢志堃’ ，金文光! ，潘超军=
（’ 8 绍兴文理学院 数理信息学院， 浙江 绍兴 安交通大学 电气工程学院，西安 )’""#(）
・ 控制与检测 ・
高性价比的数控系统。系统安装调试方便并具有二次开发 功能， 特别适合于数控机床、 数控系统、 数控编程、 数控原理的教 学培训及机床改造等场合； 还可与 :F( = :F) 软件结合，也可方 便地实现网络数控。该系统已配套形成数控车床和铣床， 显现 出特别的优势。 ［参考文献］ ［E］王润孝， 秦现生 G 机床数控原理与系统 ［)］ 西北工业 G 西安： 大学出版社， +BBB G ［+］(H/#/#I/J K L/$,. （著） ，韩永彬，袁潮 （译） G 并行端口编程 中国电力出版社， ［)］ G 北京： +BBB G ［*］王宇晗 G 开放式控制器对数控机床低成本改造的策略 ［ M］ G 机械设计与研究， （A） ： +BBE +* N +A G （编辑 李秀敏）