1、引言
目前，可編程序控制器（簡稱PLC）由于具有功能強、可編程、智能化等特點，已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動化裝置之一，它是當前電氣程控技術(shù)的主要實現(xiàn)手段。用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式，可簡化接線，方便調(diào)試，提高系統(tǒng)可靠性。
觸摸屏是專為PLC應(yīng)用而設(shè)計的一種高科技人機界面產(chǎn)品，由于操作簡便、界面美觀、節(jié)省控制面板空間、性價比高和人機交互性好等優(yōu)點，近年來已越來越多地被應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域。
本文利用PLC和觸摸屏技術(shù)研制了水位傳感器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于進行洗衣機用水位傳感器的質(zhì)量檢測，整個系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、穩(wěn)定性好、自動化程度高，代替了以前的純手動操作，較好地滿足實際生產(chǎn)的要求，提高了生產(chǎn)效率。
2、系統(tǒng)控制原理及要求
洗衣機用水位傳感器的工作原理是將水位高度的變化轉(zhuǎn)換成傳感器內(nèi)部膜片上壓力的變化，從而導致傳感器輸出電感L的變化，將水位傳感器輸出電感與外部電路組成LC振蕩電路，就可將電感的變化轉(zhuǎn)換成振蕩頻率的變化，不同的水位高度通過水位傳感器可以產(chǎn)生不同的振蕩頻率，最后通過檢測振蕩頻率與水位高度的對應(yīng)關(guān)系，就可實現(xiàn)水位傳感器的質(zhì)量檢測。
圖1 控制系統(tǒng)原理框圖
圖1為控制系統(tǒng)原理框圖。測試系統(tǒng)要求能在不同的水位高度時，準確測量出由水位傳感器組成的振蕩電路的振蕩頻率，水位高度和振蕩頻率的測量精度要求較高，因此，對測試系統(tǒng)的要求較高。
作為主電機的直流電動機由PLC進行控制，電機實現(xiàn)PID調(diào)速，電機的輸出通過減速機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)相連，最后帶動細鋼管在水箱中上下移動來按檢測要求控制管內(nèi)水位高度的準確變化，通過編碼器實現(xiàn)水位高度變化的實時檢測，頻率的實時檢測由PLC的高速計數(shù)器來完成。控制命令的輸入接PLC的輸入端，PLC的輸出端接執(zhí)行繼電器和工作狀態(tài)指示燈等。
系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機界面，顯示操作畫面，進行參數(shù)修改和指令輸入。通過觸摸屏可實現(xiàn)水位上升、下降高度等參數(shù)的設(shè)定和修改，實現(xiàn)實際水位高度變化、輸出振蕩頻率和總產(chǎn)量等的實時顯示等，并可對工作進程進行實時監(jiān)控。
3、控制系統(tǒng)硬件組成
根據(jù)水位傳感器測試系統(tǒng)的工藝特點和控制要求，本系統(tǒng)選用三菱公司的FX1N-24MR基本型PLC，共有24點輸入輸出，其中14個輸入點，10個繼電器輸出點，其環(huán)境溫度、抗沖擊、抗噪聲等性能指標均能滿足要求。
圖2為PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖。輸入X0～X1為編碼器的A、B相輸出脈沖信號，X3為振蕩頻率信號，X4～X14為按鈕、選擇開關(guān)、限位開關(guān)和計數(shù)開始等信號，輸出Y0～Y7分別控制繼電器、信號指示燈等。
圖2 控制系統(tǒng)硬件接線圖
水位高度的測量主要是通過編碼器來完成，編碼器的A、B相可向可編程序控制器的高速計數(shù)端發(fā)出脈沖，并通過高速計數(shù)器C251獲得該脈沖的計數(shù)值。當電動機轉(zhuǎn)動時，高速計數(shù)器的計數(shù)值就會不斷累加。通過傳動機構(gòu)的合理設(shè)置，每個脈沖對應(yīng)0.25mm的水位高度變化，通過編程計算，可以算出實際水位高度的變化。
振蕩信號頻率的測量可利用PLC的高速計數(shù)器C253完成，通過編程，可以利用高速計數(shù)器C253在規(guī)定的時間內(nèi)（如3s）對振蕩信號的脈沖數(shù)進行計數(shù)，并將計數(shù)值取出并放在數(shù)據(jù)存儲器D0中，那么將D0中的值除以3所得的值就是所要測量的振蕩頻率的大小。
觸摸屏選用臺灣生產(chǎn)的性價比較高的PWS6600S，配備有5.7英寸高清晰度液晶顯示屏，分辨率為320×240，通過一個RS232串口與PLC實現(xiàn)串行通訊。支持靜態(tài)文字控件，支持on/off按鈕、數(shù)值輸入、畫面按鈕、數(shù)值顯示、狀態(tài)指示燈控件等動態(tài)對象，支持中文顯示。
