基于人機界面的消防控制系統的設計

笪月君

(鎮江四洋電器有限公司，江蘇 鎮江 212003)

人機界面最突出的特點是實時多任務。數據采集與輸出、數據處理與圖形顯示及人機對話、實時數據的存儲、檢索管理、實時通訊等多個任務可在同一臺觸摸屏上同時運行。自動化工程設計技術人員在觸摸屏中只需填寫一些事先設計的表格，再利用圖形功能把被控對象，如:壓力、趨勢曲線、報表等形象地畫出來，通過內部數據連接把被控對象的屬性與I/O設備的實時數據進行邏輯連接。

1 控制系統組成

本控制系統主要有觸摸控制屏、可編程控制器(PLC)、傳感器等組成，如圖1所示。按觸摸控制屏可進入操作界面或監視界面，并自動接入程序控制部分，同時系統中接入各種信號，顯示實時數據，控制系統正常運行。如果觸摸控制屏損壞，可通過外圍的相應的按鈕來控制系統正常工作。

圖1 平衡泡沫滅火裝置控制系統示意圖

平衡泡沫滅火裝置控制系統由2路電源控制單元、2個泡沫泵控制單元、6個電動閥控制單元、PLC程序控制單元、觸摸屏、傳感器等組成。

6只電動閥直接提供AC380 V電源，通過觸點信號對電動閥進行開啟或關閉控制。開啟或關閉到位后，電動閥會返回“開啟到位”或“關閉到位”觸點信號給控制柜。當電動閥發生故障后，電動閥會返回“故障”信號給控制柜，由PLC對電動閥進行控制。

屏上顯示2只泡沫泵和主泡沫液電動閥、備泡沫液電動閥、主進水電動閥、備進水電動閥、主出液電動閥、備出液電動閥共6只閥的狀態指示。屏上有“開/關”按鈕，對2只泡沫泵進行啟動、停止操作，對6只電動閥進行開啟、關閉操作，按一下為開啟，再按一下為關閉操作;有“順序啟動”、“停止”觸摸按鈕;有罐液位、進口壓力、出口壓力指示;并有手動/自動狀態指示、主系統優先/備系統優先狀態指示。觸摸屏界面如圖2所示。

圖2 觸摸屏界面示意圖

2 控制系統PLC的I/O分配與外圍接線圖

控制系統采用西門子S7－200系列的PLC作為控制單元，輸入既有開關量信號又有模擬量信號，輸出為繼電器型。系統中輸出、輸入通道與外部設備對應連接情況見表1。根據控制要求及表1(部分示意)分配，其控制系統圖見圖3(部分示意)。

圖3 控制系統PLC外圍接線圖

表1 控制系統PLC的I/O分配

3 控制系統PLC及觸摸屏接口連接和設置

PLC系統有CPU、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊組成。CPU配置2只RS485通訊接口(PORT0和PORT1)。PORT0接口用于與觸摸屏通訊，波特率為19200 kHZ。PORT1接口用于送泵和閥的狀態信號及罐液位、進口壓力、出口壓力指示給控制中心，采用RS485 modbus通訊方式，波特率為19200 kHz。觸摸屏為WINDOWS ME操作系統，通電后不需任何操作，啟動成功后直接進入平衡泡沫滅火裝置系統。觸摸屏與PLC通過RS485通訊方式進行數據交換，通訊速度快且穩定。

4 控制系統程序設計

PLC控制程序設計分為手動和自動兩種控制，在設計時明確了各步間的關系，使程序結構簡潔清晰。圖4為控制系統模擬量部分程序。

圖4 控制系統模擬量部分程序

5 控制系統工作流程

控制系統分為手動和自動兩種控制方式，其工作流程如下:

當“手/自動”旋鈕打到手動 狀態時，自動控制信號不起作用。柜子面板上的啟動、停止按鈕或屏上的“開/關”觸摸按鈕能單獨對每臺泵或每只閥進行單獨操作。

當按下柜子上或屏上“順序啟動”按鈕后，若“主/備系統優先”旋鈕處于主優先時，主泡沫泵和主泡沫液電動閥立刻啟動，30 s后主進水電動閥和主出液電動閥開啟。當主泵和主閥任一出現故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是主系統故障，會立刻轉到備用系統，同時送故障信號給控制中心，啟動順序和主系統一樣。但備泵和備閥任一出現故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是備系統故障，系統停止，同時送故障信號給控制中心。

當按下柜子上或屏上“順序啟動”按鈕后，若“主/備系統優先”旋鈕處于備優先時，備泡沫泵和備泡沫液電動閥立刻啟動，30 s后備進水電動閥和備出液電動閥開啟，當備泵和備閥任一出現故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是備系統故障，會立刻轉到主系統，同時送故障信號給控制中心，啟動順序和備系統一樣。但主泵和主閥任一出現故障或管路壓力在啟動30 s后沒有建立就是主系統故障，系統停止，同時送故障信號給控制中心。順序啟動時泵和閥的單獨操作按鈕不起作用。任何情況下按柜子上的停止按鈕或屏上的觸摸按鈕，泵單元若是運行的，會停止;閥單元若不是關閉到位的，會關閉直到關閉到位。

當“手/自動”旋鈕打到自動狀態時，手動操作單個泵或閥及順序啟動按鈕不起作用。通過控制中心送到柜子的自動控制信號來控制系統，啟動順序與順序啟動的順序是一樣的。

6 結語

某消防船上實際運行結果表明:采用觸摸屏與PLC控制克服了傳統的繼電器接線及修改帶來的煩惱，具有可靠、直觀、自動化程度高等特點。運用觸摸屏智能操作及顯示與PLC采用這個系統，其穩定性好、可靠性高、抗干擾能力強、精確度高。

［1］宋伯生.可編程控制及編程［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］王當利.船舶防火與滅火［M］.武漢:武漢理工大學出版社，2008.

［3］阮友得.電氣控制與PLC實訓教材［M］.北京:人民郵電出版社，2006.

［4］胡壽松.自動控制原理［M］.北京:國防工業出版社，1994.