毕业设计（论文）-二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发

1、本 科 毕 业 设 计 题目二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发作 者： 专 业： 自动化 指导教师： 完成日期： 2007年06月 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保存论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或局部内容。保密的论文在解密后应遵守此规定学生签名： 指导

2、教师签名： 日期： 南 通 大 学 毕 业 设 计论文题目：二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发姓 名： 指导教师：专 业： 自动化南通大学电气工程学院2007年06月摘 要目前二氧化氯已经逐步取代氯气成为水处理行业的主要消毒剂，但是二氧化氯是一种不稳定的氧化剂，使用时一般都是现场制取。综合考虑了质量、本钱和效益，本文介绍一种采用三菱FX2N系列 PLC和三菱F940GOT触摸屏组成的二氧化氯发生器控制系统，实现了对二氧化氯产生和自动投加的全自动控制，其中重点介绍了二氧化氯发生器控制系统中的触摸屏界面设计。实践证明基于三菱F940GOT触摸屏的二氧化氯发生器控制系统具有自动化程度高，控制精度高，

3、操作方便，可靠性强、体积小的优势，在现实中有广泛的应用前景。关键词：触摸屏，二氧化氯发生器，F940GOTABSTRACTAt present, chlorine dioxide has been gradually replacing chlorine to be the main disinfectant in water treatment industry,however, chlorine dioxide is usually made at the scene because its an unstable oxidizer. Considering the quality,cos

4、t and efficiency ,this paper presents chlorine dioxide fat Health Control System, which consisted of a series of Mitsubishi FX2N PLC and Mitsubishi F940GOT Touch screen, it implements the chlorine dioxide generation and the automatic addition of automatic control, focusing on the Touch screen interf

5、ace design of the chlorine dioxide generator control system .Practice proves the chlorine dioxide generator control system ,which based on the Mitsubishi F940GOT Touch screen has a high degree of automation, high accuracy control, easy operation, high reliability, small size advantage, and it has a

6、broad application prospects in reality.Key words: Touch screen, chlorine dioxide producer, F940GOT 目 录 TOC o 1-2 f h z t 标题 3,3,样式1,1 HYPERLINK l _Toc170115251 摘 要 PAGEREF _Toc170115251 h I HYPERLINK l _Toc170115252 ABSTRACT PAGEREF _Toc170115252 h II HYPERLINK l _Toc170115253 第一章 绪论 PAGEREF _Toc170

7、115253 h 1 HYPERLINK l _Toc170115254 1.1 应用背景 PAGEREF _Toc170115254 h 1 HYPERLINK l _Toc170115255 1.2 课题研究的意义 PAGEREF _Toc170115255 h 1 HYPERLINK l _Toc170115256 1.3 课题的主要内容 PAGEREF _Toc170115256 h 2 HYPERLINK l _Toc170115257 1.3.1 触摸屏 PAGEREF _Toc170115257 h 2 HYPERLINK l _Toc170115258 1.3.2 PLC PA

8、GEREF _Toc170115258 h 3 HYPERLINK l _Toc170115259 第二章 二氧化氯发生器控制器的原理及组成 PAGEREF _Toc170115259 h 5 HYPERLINK l _Toc170115260 2.1 二氧化氯发生器的原理 PAGEREF _Toc170115260 h 5 HYPERLINK l _Toc170115261 2.2 控制方法 PAGEREF _Toc170115261 h 6 HYPERLINK l _Toc170115262 2.3 二氧化氯发生器的硬件选型 PAGEREF _Toc170115262 h 6 HYPERL

9、INK l _Toc170115263 2.4 触摸屏 PAGEREF _Toc170115263 h 7 HYPERLINK l _Toc170115264 2.4.1 触摸屏介绍 PAGEREF _Toc170115264 h 7 HYPERLINK l _Toc170115265 2.4.2 触摸屏在控制系统中的应用 PAGEREF _Toc170115265 h 8 HYPERLINK l _Toc170115266 2.5 FX2N-48MT 介绍 PAGEREF _Toc170115266 h 8 HYPERLINK l _Toc170115267 2.6 FX2N-2LC 介绍

10、PAGEREF _Toc170115267 h 8 HYPERLINK l _Toc170115268 2.7 FX2N-2AD介绍 PAGEREF _Toc170115268 h 9 HYPERLINK l _Toc170115269 第三章 F940GOT PAGEREF _Toc170115269 h 10 HYPERLINK l _Toc170115270 3.1 概述 PAGEREF _Toc170115270 h 10 HYPERLINK l _Toc170115271 3.2 GOT的启动流程 PAGEREF _Toc170115271 h 11 HYPERLINK l _Toc

11、170115272 3.3 F940GOT动作环境设定 PAGEREF _Toc170115272 h 13 HYPERLINK l _Toc170115273 3.4 F940GOT与外围单元的连接 PAGEREF _Toc170115273 h 13 HYPERLINK l _Toc170115274 3.5 触摸屏的操作 PAGEREF _Toc170115274 h 14 HYPERLINK l _Toc170115275 第四章 触摸屏界面设计 PAGEREF _Toc170115275 h 16 HYPERLINK l _Toc170115276 概述 PAGEREF _Toc17

12、0115276 h 16 HYPERLINK l _Toc170115277 4.2 组态软件 PAGEREF _Toc170115277 h 16 HYPERLINK l _Toc170115278 GT Designer2的介绍 PAGEREF _Toc170115278 h 16 HYPERLINK l _Toc170115279 4.2.2 GT Designer2的根本设置 PAGEREF _Toc170115279 h 17 HYPERLINK l _Toc170115280 4.2.3 GT Designer2的根本运用 PAGEREF _Toc170115280 h 18 HY

13、PERLINK l _Toc170115281 4.3 触摸屏的界面设计 PAGEREF _Toc170115281 h 19 HYPERLINK l _Toc170115282 4.3.1 主界面 PAGEREF _Toc170115282 h 20 HYPERLINK l _Toc170115283 4.3.2 系统流程界面 PAGEREF _Toc170115283 h 21 HYPERLINK l _Toc170115284 4.3.3 监视界面 PAGEREF _Toc170115284 h 22 HYPERLINK l _Toc170115285 4.3.4 参数设置界面 PAGE

14、REF _Toc170115285 h 25 HYPERLINK l _Toc170115286 4.3.5 温度趋势图界面 PAGEREF _Toc170115286 h 26 HYPERLINK l _Toc170115287 4.3.6 余氯趋势图界面 PAGEREF _Toc170115287 h 28 HYPERLINK l _Toc170115288 4.3.7 帮助信息界面 PAGEREF _Toc170115288 h 30 HYPERLINK l _Toc170115289 第五章 系统调试 PAGEREF _Toc170115289 h 31 HYPERLINK l _To

15、c170115290 5.1 通讯测试 PAGEREF _Toc170115290 h 31 HYPERLINK l _Toc170115291 5.2 模拟调试 PAGEREF _Toc170115291 h 31 HYPERLINK l _Toc170115292 5.3 温度局部实物调试 PAGEREF _Toc170115292 h 32 HYPERLINK l _Toc170115293 5.4 余氯局部实物调试 PAGEREF _Toc170115293 h 32 HYPERLINK l _Toc170115294 5.5 实物总体调试 PAGEREF _Toc170115294

16、h 33 HYPERLINK l _Toc170115295 5.6 调试过程遇到的问题及解决方法 PAGEREF _Toc170115295 h 33 HYPERLINK l _Toc170115296 第六章 结论 PAGEREF _Toc170115296 h 34 HYPERLINK l _Toc170115297 致 谢 PAGEREF _Toc170115297 h 36 HYPERLINK l _Toc170115298 附录 1 PAGEREF _Toc170115298 h 37 HYPERLINK l _Toc170115299 附录 2 PAGEREF _Toc17011

17、5299 h 38 HYPERLINK l _Toc170115300 附录 3 PAGEREF _Toc170115300 h 39 第一章 绪论 应用背景水是人们生活的一局部，随着社会的开展，水污也染越来越严重，水资源越来越少。中国本来就是一个水资源短缺的国家，加上污染严重，形势更是不容乐观。现在很多地方出现了由于水污染，水短欠制约经济开展的情况。同时随着人们生活水平的不断提高，过去直接饮用河水，湖水的人来越来越少，更多的是饮用自来水。这样就要求我们在水消毒处理方面要有更好的处理方法。传统氯气消毒的原理是：氯气和水反响产生的次氯酸有很强的氧化性，能杀死水中的病菌和其他的有害物质。氯气消毒效

18、果好，费用较低。但是氯气溶于水后，它会使饮用水中有机物发生氯化，生成上百种影响人体健康的有机氯衍生物，同时使人产生味觉、嗅觉不适应。氯气消毒副产物主要来自氯对水中有机无物的氯化作用，生成二卤甲烷等多种可疑致癌物质。对氯气很多时候都是采用存储罐进行运输和存储，但氯气有强烈腐蚀性，设备及容器极易被腐蚀而泄漏，所以氯气在的运输和存储过程的存在很大的平安隐患。 二氧化氯是目前国际上公认的新一代广谱强力杀菌剂、高效氧化剂和优良漂白剂，世界卫生组织WHO将其定为 1A 级平安消毒剂。它具有广谱高效的消毒效果，其杀菌效率与臭氧相当，远高于氯气，其杀菌能力是现有氯系消毒剂的35倍19。鉴于二氧化氯独特的消毒优

19、势，目前国外尤其是欧美兴旺国家已普遍用来对自来水消毒，我国对二氧化氯的研制开发与应用起步较晚，但国内饮水处理厂在也逐步使用二氧化氯进行消毒16。 课题研究的意义二氧化氯发生器使用化学法负压爆气工艺，处理废水中无氯甲烷等致癌物产生，无毒无害平安可靠并且所需要的盐酸类和氯酸盐类产品广泛，便于采购18。二氧化氯发生器的反响罐需要把温度控制在一个准确的数字，它的加热是靠加热管加热，但是冷却是靠自然冷却，如果温度出现大的超调，让它回到设定的目标值附近就需要很长的时间，显然对系统的快速性影响很大，根据升温与降温过程表现出截然不同的动态特性，这就要求在控制策略上也具有相应的不对称性。最好的方法就是在温度相差

20、很大的时候，让加热管以100%的输出，当温度相差不大的时候，减小输出，也就是在允许的时间内，不让温度出现大的超调，日本三菱公司的温度控制模块FX2N-2LC提供了一套很好的解决方法。 二氧化氯是通过两种药剂的现场反响来制取，要想准确投加，必须对两种药剂进行计量、准确配比才能实现。否那么，会因为配比不当而引起二氧化氯产率降低，副产物比率增加。降低消毒效果。严重时，会出现单药剂投加而完全失消毒效果并污染水质。所以余氯一定使其准确地控制在一定范围内。三菱公司的FX2N系列PLC具有强大的数据处理功能，快并且速，可靠地运行，并且方便地和一些特殊功能模块连接，比方模拟量输入模块，温度控制模块，使得系统的

21、控制更理想。FX2N系列PLC还能在一般高温、振动、冲击、粉尘和强电磁干扰环境等恶劣环境可靠工作。F940GOT 能满足比拟复杂的功能要求，它允许用户将自己创立的图形、数字照片和扫描的画面集成到工程中，并且支持报警纪录，报警纪录打印输出等功能。它支持RS-422和RS-232C通讯，无论与FX系列PLC连接和PC机连接都显得格外的方便。基于控制要求和价格因素，选用FX2N系列的PLC和F940GOT触摸屏的二氧化氯发生器控制器的自动化程度高，控制精度高，操作方便，可靠性强、体积小，经济效益好的优势，在现实中有广泛的应用前景。 课题的主要内容 触摸屏在自动化生产和控制中人机对话设备是人与系统进行

22、数据和命令交换的唯一途径。触摸屏作为PLC的配套产品，其美观的画面，简单易学的操作方法，成为工业生产和控制系统中理想的人机对话设备。触摸屏作为人机对话的重要设备，它对PLC内部实时数据进行显示、记录、存储、处理从而满足各种控制要求，具体的功能如下：一、数据显示二氧化氯控制器对反响罐的温度、出水口余氯的含量实行自动控制。触摸屏能显示反响罐内的实时温度、计量泵工作频率、余氯含量、进水流量等重要的工作参数。二、参数设置 通过触摸屏可以在线设定反响器控制温度、余氯含量、温度控制PID、余氯控制PID、电磁阀延迟关闭时间、手动计量泵脉冲输出频率等工艺参数。三、系统控制 通过触摸屏可以控制系统的启动、停止

23、和自动、手动状态切换。四、系统状态 触摸屏实时对系统的运行状态进行监控，如系统的启停、自动手动状态。五、故障报警 对系统的超温、缺水、欠压及缺料等非正常工作状况具有报警和记录功能。六、曲线显示 触摸屏能显示温度变化趋势、余氯变化趋势、温度PID响应趋势、余氯PID响应趋势等曲线，供技术人员参考。七、报警输出打印 为了增强系统的平安性，对系统的超温、缺水、欠压及缺料等非正常工作状况具有报警记录并能实现打印功能。八、操作帮助 为了便于操作人员平安可靠地进行操作，在触摸屏上介绍系统的操作流程、运行考前须知、故障排除方法、报警处理等相关信息。 PLCPLC是目前工业上最常用的核心自控器件，它以抗干扰能

24、力强、工作性能稳定而广泛应用于工业生产和系统控制的各个领域中。随着PLC的大量应用，它也由原来仅仅作为逻辑控制器件开展到了能进行数据采集、数据运算的多功能应用，相对于工控机它表现出了灵活、性价比高、易学、操作方便等优点。在本课题中，PLC只要完成以下功能：一、数据采集和处理 对系统的反响罐内温度、计量泵当前工作频率、出水口余氯含量及进水水流量的数据继续采集和处理。二、报警检测和处理 需要检测的报警信号有缺水、欠压、超温及缺料信号。对报警信号的处理如下：1、缺水时反响罐停止加热，报警。2、欠压时计量泵停止工作、反响罐停止加热，报警。3、温度超过上限时反响罐停止加热，报警。4、缺料时计量泵停止工作

25、、反响罐停止加热，报警。5、系统停车后，延迟一段时间后关闭电磁阀。三、控制过程 控制器将采集到的余氯含量、温度值，以及检测到的各个报警信号传送到触摸屏显示，并在PLC内部根据采集到的值与系统设定值进行PID算法控制，产生相应的控制信号输出，从而将余氯、温度控制在所要求的范围内。通过对温度、余氯含量的检测及控制加热和计量泵的输出，使发生器工作在自动控制状态。四、手动/自动控制 计量泵可以使用两种控制方式：一、手动控制方式，即可以由用户设定计量泵工作频率。二、自动控制方式，及控制器根据用户对余氯的设定值。第二章 二氧化氯发生器控制器的原理及组成 二氧化氯发生器的原理氯酸盐复原法制取二氧化氯是目前工

26、业上主要采用的方法，考虑到生产本钱工业上以氯酸钠和盐酸为原料的应用为多，其反响式：NaClO3+2HClClO2+1/2Cl2+H2O+NaCl14。其工作过程是：在用户设定的余氯目标值下，系统根据余氯传感器的反响信号以及进水流量的变化，自动地把相应量的氯酸钠水溶液和盐酸浓度30-31%20按一定比例输送到发应罐内，在一定的温度下经过负压曝气反响产生二氧化氯气体，二氧化氯气体在水射器的作用下行成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，然后通人待处理的水中，如图2-1所示。图2-1二氧化氯发生器的原理图整个控制分成余氯控制和温度控制两个局部。现场自动检测仪表对生产中各个参数自动、连续地进行检测，同时将信号

27、反响给现场PLC并在触摸屏和计算机显示器上显示出来，PLC根据触摸屏中设定的工艺参数，自动地调节设备的工作状况从而自动满足生产过程需要。 控制方法一、温度控制通过温度传感器反响回来的实时值和设定值进行比拟，运用PID算法输出相应的信号来控制固态继电器在一定周期内的导通时间，进行对加热器的控制。余氯控制 PID控制的输入量:余氯，控制一个输出量:计量泵的频率。利用在线余氯检测仪不断将水中的余氯值反响到PID调节器的输入端，与余氯给定值进行比拟，通过它们的协调工作，输出相应的控制信号来调节计量泵的脉冲输入从而控制氯酸钠和盐酸的投加量 ，使被控量余氯准确地保持为给定值。同时可根据经验将PID的输出限

28、制在一定范围内，防止PID调节的大波动。 二氧化氯发生器的硬件选型 控制器主要包括：控制处理核心PLC，模拟量采集模块，温度控制模块，人机对话设备触摸屏，温度、余氯、进水检测元件，报警、故障检测元件，进料控制器计量泵，指示灯等。具体型号和原理如下：一、PLC及模块采用FX2N-48MT为PLC主机，这是控制器的处理局部，以它为中心完成各种信号的采集，数据的运算处理，和控制输出来完成各种控制功能；FX2N-2AD模拟量输入模块为余氯和进水流量检测输入，它完成读取模拟量数据；FX2N-2LC温度控制模块做为温度检测和控制加热器的处理局部。二、触摸屏三菱F940GOT作为人机界面 设备，由它可实现不

29、同的操作功能、输入设定值、启动/停止控制器、显示参数、曲线和运行状态等功能。三、温度检测与控制以PT100热电阻为测温元件，将温度变化转化成电阻值变化，输入至FX2N-2LC温度控制模块，经过PLC处理后由FX2N-2LC的输出端口输出脉冲信号控制固态继电器的导通。四、余氯、进水检测电路与传送电路检测元件测量水中余氯含量和进水流量输出相应的0-5V的电压信号，分别输入到PLC的2AD模块的VIN1端口和VIN2端口。五、缺水检测与传送电路采用电容式接近开关判断水位上下，缺水时产生高电平输入至PLC，PLC根据信号判断是否缺水及输出相应报警信号。六、欠压检测与传送电路由压力检测元件检测水压力值，

30、假设压力大于规定值，那么电接点压力表导通。信号输入PLC，程序根据输入的电平为高或低来确定是否有欠压发生。欠压时输出相应报警信号。七、缺料检测与传送电路采用电容式接近开关判断盐酸和氯酸钠水溶液罐中反响原料液位，缺料时产生高电平输入至PLC，程序根据信号判断是否缺料及输出相应报警信号。八、计量泵计量泵是为盐酸和氯酸钠的投放器件，程序根据检测到的余氯含量，与设定值进行比拟并且经过PID算法运算，得出计算结果，经过一定的数据处理后把处理结果做为计量泵的投放频率，由FX2N-48MT的Y0口输出脉冲信号来控制计量泵。九、声光报警对于缺水、欠压、超温、缺料等报警信号，可进行屏幕报警并显示相应的提示信息，

31、还可外接喇叭及报警灯。 触摸屏 触摸屏介绍触摸屏技术(Touch Screen Technology)是随着计算机技术的开展，为了满足非专业计算机用户操作计算机的需要而逐渐成熟与开展起来的。从计算机与人组成的人机系统来讲，触摸屏是一种交互输入设备3。触摸屏具有强大的显示功能和操作功能，既可以对生产现场、设备进行实时显示和监控，同时又可以在其屏上设置触摸开关，对设备进行操作。当用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而

32、触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。目前成熟的触摸屏技术有4 种,即红外线式、五线电阻式、外表声波式、电容式4。它具有以下特点：1、体积小、操作简便:用手指等物体在屏幕相应信息区内轻触即可。可免除工控机中对键盘以及某一应用软件不熟悉的苦恼，与鼠标器相比，那么更为简便。2、高可靠性:触摸屏整机体密闭，可防水汽、防灰尘，抗干扰能力特强，并且背光板可随时更换，在阳光直射下也可使用。3、设计开发简单:通过对其自身支持软件的简单开发，即可设计出美观的操作及监视界面。4、通讯、联网:采用RS23/RS422等方

33、式使触摸屏与PLC可进行多台网上互连、通讯，并可与计算机等标准设备连接通讯。5、打印功能:可对屏幕数据及文件、图表实时打印。由于具有打印保护功能的设置开关，使用寿命可达5万h以上。 触摸屏在控制系统中的应用在工业自动化越来越要求实时监控的今天，PLC与触摸屏的结合日趋完善，其联控技术正日益接近具有多功能操作界面的工控机，触摸屏的应用更为PLC的广泛应用开辟了新的领域。触摸屏与FLC连接起来组成的控制系统的具体应用是:触摸屏完成对设备的操作、显示、报警,PLC那么根据生产工艺的要求，编制程序，直接对设备进行控制。触摸屏替代了原来控制中的显示盘、操作盘，PLC替代原来控制中的控制盘，这种方式摒弃了

34、传统电气控制中的继电器、指示仪表、操作开关，变硬件设备为软件设备，具有占地少、控制精度高、功能强、可编程、智能化等诸多特点。触摸屏最大特点是不占用PLC的资源，即不需要PLC向串行端口送数据，就可以直接观察或改变PLC内部任意单元的数值和端口的状态，并可将单元对应的含义以文字的形式显示出来。当前在一些控制要求较高，参数变数多，硬件接线有变化的场所，触摸屏与PLC控制形式己占主导地位4。 随着科学技术的不断进步，人机交互界面向着更方便使用、更直观的方向开展17。 事实上，触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 FX2N-48

35、MT 介绍FX2N系列PLC，最多可以连接8台特殊功能扩展模块。FX2N-48MT它有24点输入和24点输出，输出类型为晶体管输出。它支持两路高速脉冲输出Y0，Y1。可编程控制器PLC的使用可对提高控制系统的可靠性，控制精度，增强系统的抗干扰能力起到重要的作用。 FX2N-2LC 介绍FX2N-2LC温度控制模块，该模块配有2通道的温度输入和2通道晶体管输出，即一块能组成两个温度调节系统。模块提供了自调节的PID控制和PI控制，控制的运行周期为500ms，占用8个I/O点数。本系统中要求的温度控制要求较高，所以系统采用了FX2N-2LC温度控制模块对温度进行控制。FX2N-2LC的两路输入通道

36、能接受，两个热电偶，两个铂电阻温度计或一个热电偶和一个铂电阻温度计。当PX2N-2LC与PX2N/2Nc系列可编程控制器连接时，可用PROM/TO指令读写数据。FX2N-2LC温度控制模块支持测温传感器的类型有：热电偶K, J,R, S，E，T，B，N,PLII，WRe5-26, U, L；铂电阻Pt100，JPt100。测量精度：0.7%输入范围1位(当周围温度为23士5时，0. 3%输入范围或者l。控制输出周期：30秒(可在0到100秒内变化)。本课题采用PT100作为温度传感器，接线如图2-2所示。图2-2 FX2N-2LC与PT100的连接 FX2N-2AD介绍图2-3输入接线图 FX

37、2N-2AD模拟量输入模块该模块为2路电压输入010V DC，05V DC或电流输入420mA DC，12位高精度分辨率，转换的速度为2.5ms/通道。这个模块占用8个I/O点，适用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。在本课题中，我们采用了0-5V的电压信号模拟余氯和进水流量，接线图如图2-3所示。第三章 F940GOT 概述F940GOT是三菱公司开发的高性能图形操作终端，具有5.7寸液晶体显示、阔视角、高速回应、功能齐备、性能可靠等特点 。F940GOT有用户定义画面和系统画面。用户定义画面是用户根据实际情况组态出来的画面，其有以下功能：一、可以显示的用户画面达500个。在创立画面时，

38、两个或更多画面可以互相覆盖或任意切换；可用画面还可以使用平安功能进行限制。二、监视功能 显示PLC 中字元件设定值和当前值，可以以数字或棒图的形式显示，供监视用；图形组件的指定区域可以根据PLC中位元件的ON/OFF状态反转显示。三、数据改变功能 监视并改变数值数据。四、开关功能 通过操作GOT内的操作键，PLC内的位元件可以被设置为ON和OFF；显示面板可以指定为触摸键以提供开关功能。系统画面是为了方便GOT的各项根本设置和操作而设置的，在一些特殊情况下用户不需要进行组态，而是直接调用系统画面就能实现所需要的功能。系统画面有以下功能：一、程序可以以指令清单程序的形式被读出，写入和监视。二、特

39、殊模块的缓冲存储器(BFMs)中的内容可以被读出、写入和监视。三、可以监视和改变每个元件的开/关状态和PLC中每个定时器，计数器的设定值和当前值以及数据存放器的值。指定的位元件可以被强制ON/OFF。数据采样功能 可以以恒定周期或在满足触发条件时获取指定数据存放器的当前值；采样数据可以以列表或图形的形式显示；采样数据可以以清单的形式输出到打印机。报警功能 可以将报警信息指定到PLC中多达256个的连续位元件中；可以将报警位元件ON存储为报警历史，数目可以多达1000 个；每个元件的报警频率可以作为历史数据存储；使用画面创立软件可通过个人计算机读出报警历史信息, 并将信息传入打印机。表 4-1

40、: F940GOT-SWD-C的技术参数LCD类型STN 型全点阵LCD点距水平垂直 mm显示颜色8 色屏幕“24080 点液晶有效显示尺寸：11742 mm4型系统语言日语和英语液晶寿命大约50，000 小时或更长常温：25/77，普通湿度背光冷阴极管寿命40，000 小时或更长，25/77时所用键数每屏最大触摸键数目为50配置水平垂直“2012矩阵配置画面数量用户创立画面：最多500个画面,系统画面：25个画面用户存储器512KB 闪存三、前部面板320240 点图形显示 符串：40 字符15 行。四、背部面板电源接线端子 ：为GOT提供电源和接地。电池 ：存储采样数据，警报记录和当前时间

41、。扩展接口 ：连接可选的扩展设备9。 GOT的启动流程一、为GOT的电源单元进行布线。图3-1 GOT的电源布线二、 用可选连接电缆连接GOT和PLC。三、 翻开GOT电源。如果需要显示SET-UP设置画面，在翻开电源时按住GOT屏幕的左上角并保持超过1秒钟。四、 显示OPENING SCREEN开机画面，说明型号名称、版本等。显示时间由SET-UP MODE设置模式画面中的“OPENING SCREEN开机画面设定。五、 在SET-UP MODE设置模式画面上，设定所需模式、连接的PLC名称等。操作环境也可以在OTHER MODE其它模式画面中设置。六、 显示用户画面。如果不存在用户画面，将

42、显示如下页所示的SELECT MODE选择模式画面。七、显示SELECT MODE选择模式画面。画面上的每个菜单项选择项都起触摸键的作用。按下所需触摸键，就选择了相应模式。八、显示选择的模式。九、由SET-UP MODE设置模式画面中的“MAINMENU CALL KEY主菜单调用键设置的菜单调用键没有设置，就选择用户模式。图3-2使用GOT的步骤3.3 F940GOT动作环境设定操作环境设置功能执行对GOT操作非常重要初始设置。可以按照前面的启动流程所述，在启动电源的同时按住画面的左上角可以显示SET-UP MODE设置模式画面或在OTHER MODE其他模式画面中选择SET-UP MODE

43、设置模式有同样效果。如果在平安功能为了保护画面里登记了进入密码，用户输入的进入密码和登记的进入密码一致才能设置操作环境。动作环境设定：系统语言:允许设置系统屏幕上显示的语言，如日文、英文等。二、PLC 类型：允许设置连接的PLC 类型。三、串行通讯口RS232C：设定GOT上连接了一个打印机或通信在GOT 或微型计算机板之间进行时选择。四、标题画面：设置电源翻开后开机画面显示的时间。五、主菜单调用键：允许设置从用户画面模式里调用SELECT MODE选择模式画面的触摸键的位置。六、设置时钟：允许设置时间开关和时间显示使用的时间。七、设置背光：允许设置背光在连续空闲一段时间以后自动关闭的时间。八

44、、蜂鸣器：允许设置按键时的蜂鸣声。图3-3动作环境设定步骤九、LCD比照度：允许设置LCD的亮度。十、去除用户数据：删除所有用户画面数据。各设定画面，无论选择哪项，完成后按“终止都将返回到“动作环境设定菜单画面。3.4 F940GOT与外围单元的连接F940GOT、PLC、打印机之间的连接如图3-4所示。图3-4 F940GOT与外围单元的通讯方式 SHAPE * MERGEFORMAT F940GOT与外围单元的连接中具体的连接电缆可参照以下：一、F940GOT与PC机是通过RS-232C进行通讯的，当PC上的RS-232C端口是9针时，用F2-232CAB-1型数据传输电缆连接；当PC上的

45、RS-232C端口是14针时，用 F2-232CAB-2数据传输电缆；当PC上的RS-232C端口是25针时，用 F2-232CAB-1数据传输电缆。二、F940GOT与PLC之间是通过RS-422或RS-232C进行通讯的。三、 F940GOT与打印机通讯电缆可以选用数据传输RS-232C通讯电缆F2-232CAB-1。四、F940GOT中有两个通讯端口，其中端口1是9针D接头，阴性PLC端口(RS-422 端口)；端口2是 9针D接头，阳性PC端口(RS-232C 端口) 10。在本次课题中,F940GOT与PC机的通信电缆按以下图3-5进行制作。 图3-5 F940GOT与PC机的通信电

46、缆内部接线图 触摸屏的操作一、操作触摸对象触摸对象是指屏幕上对触摸敏感的操作员控制对象，如按钮、I/O域和报警窗口，可以使用手指触摸来操作触摸对象。当触摸面板检测到触摸对象的操作时，它会给出相应的视觉和声音反响。这种反响信号是独立的，与PLC的通讯无关。因此，该反响不能指示相关动作是否已被执行。二、数值输入当你触摸一个输入对象，例如I/O域时，触摸面板自动翻开屏幕键盘。当访问受保护功能时，也会显示该屏幕键盘以输入口令。输入完成后，键盘将自动隐藏。根据输入对象的组态，触摸面板仅在要输入数字或字母时显示屏幕键盘。在运行时通过选择输入对象来激活屏幕键盘。第四章 触摸屏界面设计 概述在过程日趋复杂、对

47、机器和设备功能的要求不断增加的环境中，获得最大的透明性对操作员来说至关重要。触摸屏提供了这种透明性。如何让触摸屏的显示界面做到最大的透明性，是触摸屏界面设计首先要考虑的问题。触摸屏系统代表人(操作员)与过程(机器/设备)之间的接口。触摸屏承当以下任务：一、过程可视化过程显示在触摸屏上。触摸屏上的画面可根据过程变化动态更新。这基于过程的变化。 比方一些趋势图、曲线等。二、操作员对过程的控制操作员可以通过图形用户界面来控制过程。例如，操作员可以预置控件的参考数值或者启动、停止某些设备。 三、显示报警过程的临界状态会自动触发报警，提示用户。例如，当超出设定值时，或者遇到一些故障。四、归档过程值和报警

48、触摸屏可以记录报警和过程值。该功能使您可以记录过程顺序，并检索以前的生产数据。这对系统和设置运行状况进行分析提供了重要的数据。五、过程值和报警记录触摸屏系统可以输出报警和过程值报表。例如，您可以在某一轮班结束时打印输出生产数据，或者报警记录。六、过程和设备的参数管理触摸屏系统可以将过程和设备的参数存储在配方中。例如，可以一次性将这些参数从触摸屏设备下载到PLC，以便改变产品版本进行生产11。 组态软件 GT Designer2的介绍需要显示在F940GOT上的的图形、文本以及操作和显示元素必须首先在组态计算机上使用组态软件创立。二氧化氯发生器控制器的触摸屏使用的是三菱公司的F940GOT，相应

49、的组态软件最新版为GT Designer2 Version 2。GT Designer2 是三菱电机公司所开发设计的，用于图形终端显示屏幕制造的Windows系统平台软件，支持所有的三菱图形终端。该软件功能完善，图形、对象工具丰富，窗口界面直观形象，操作简单易用，可以方便地改变所接的PLC的类型，实时读取、写入显示屏幕，还可以设置保护密码。Designer2 Version 2是一种前瞻性的面向机器的自动化概念的触摸屏组态软件，它具有舒适而高效的设计,具有处理,、透明、灵活的优点。 GT Designer2的根本设置 要使用触摸屏，首先要组态触摸屏画面，那么就要建立一个与实际符合的工程，它的根

50、本设置如如图4-1所示。一、选择GOT的类型，选择F94*GOT。二、选择连接PLC的类型(MELSEC-FX)。三、设置画面切换软元件,根本画面设置为GD100。图4-1 系统设置组态好的页面要从PC机下载到F940GOT，除了3.4章讲的进行连接外，还需要对下载端口和传输速度进行设置。如图4-2所示。图4-2 通讯设置 GT Designer2的根本运用一、画面切换开关，可以通过画面切换开关切换到不同界面。二、位开关，对PLC内部元件进行置位或者复位，经常当做开关来用。可以设置成置位、复位、点动、交替。位指示灯，读取PLC内部元件的状态。数值显示，读取PLC内部存放器的数据，并且显示给用户

51、。可选择16位或者32位，并且可以设置小数点。数据显示类型里可以设置成有符号10进制数、无符号10进制数、16进制数、8进制数、2进制数、实数。如图4-3所示。图4-3数值显示数值输入，用户通过触摸屏界面对PLC内部存放器进行赋值。折线、趋势、条形图表显示。对PLC内部存放器的数据以一定的采样周期进行采集并显示。可以通过调用触摸屏的系统画面1004条件设置进行设置。如图4-4所示。图4-4条件设置时钟显示，可以以时间/日期的形式显示。浮动报警显示，该功能可在与多个位软元件的注释相关的根本屏幕上从右向左按照产生的顺序显示ON位软元件的注释。 触摸屏的界面设计 触摸面板各个画面采用树型结构连接，如

52、图4-5所示。主画面首页系统流程系统状态参数设定趋势图帮助信息报警记录温度趋势图纪录打印余氯趋势图图 4-5 界面分布图 主界面主画面上除了显示作者有关信息外,还提供了日期和当前时间。另外根据实际情况设有三个只要画面的切换按钮：系统流程图、系统监控、参数设置，主界面如图4-6所示。图4-6 主界面画面切换开关的设置：选择对象，然后选开关下的画面切换开关。如图4-7所示。图4-7 画面切换开关设置由于在根本画面之间的切换非常的方便和明朗，所以在这个课题中只用到根本画面。时间/日期的设置：选择对象，然后分别选时间显示和日期显示，如图4-8所示。图4-8 时间、日期设置 系统流程界面系统流程画面，只

53、要分为三大局部：系统运行、报警指示；二氧化氯发生器的工作流程；系统的控制如图4-9所示。 从整个页面上来看，操作人员能从流程图上监控到系统的运行状况，并且通过按钮对系统进行启动、停止、自动、手动控制。图4-9系统流程界面在系统运行指示局部，手动/自开工作状态信号灯通过对应的PLC内部继电器M190、M191的状态来显示。其中黄色表示停止，绿色表示运行。报警局部，绿色表示正常状态，红色表示报警，如图4-10所示。图4-10系统运行指示在系统的报警指示里，分别用指示灯加上文字来实现，在正常的情况下，指示灯为绿色，如果出现报警指示灯那么由绿色变成红色，来提示用户。系统的控制的的四个按钮根据PLC的程

54、序设置为“点动，如图4-11所示。图4-11位开关设置 监视界面监控页面主要包括两局部内容，一局部是系统运行指示和报警显示。根据系统要求，增加了报警纪录、报警打印功能，如图4-12所示。图4-12 监视界面监视界面仅仅是把系统的有关参数显示给用户，所以要求简洁明了，在元件的排列方面应该做到距离适当，归类清楚。报警记录的设置首先要在“工程的“公共设置里面设置“报警记录。参照PLC程序，对应的报警信号如下表：表 4-1 报警输入元件X0005超温，系统停止加热。X0006缺料1-缺盐酸，系统停止加热，计量泵停车。X0007缺料2-缺氯酸钠，系统停止加热，计量泵停车。X0010欠压，系统停止加热，计

55、量泵停车。X0011缺水，系统停止加热在模式类型里面选择“记录模式，详细显示里面选择“注释窗口，周期设置成“20ms，数据类型为“位。图4-10报警纪录的设置：把报警输入信号对应的地址，和报警注释编号一一对应，如图4-14所示。当出现报警时,相应的指示灯将由绿色变成红色,如图4-13所示。图4-13 报警指示图4-14 报警设置由于在系统的使用过程中，有可能出现触摸屏显示界面不在监视界面时发生报警，而用户很难发现，为了增加平安系数，在触摸屏里增加了浮动报警，如图4-15所示。这样即使触摸屏显示不在监视界面下时发生报警，用户也能及时地得到报警信息。浮动报警会在屏幕的中间位置从右到左煽动循环显示。

56、如图4-16所示。图4-15 浮动报警设置图4-16 滚动报警显示设置了报警输入元件，为了让用户更清楚的明白报警信号的详细信息，那么就要对输入元件进行注释。图4-17元件注释设置另一局部就是系统有关数据的显示，其中包括实时温度、余氯含量、计量泵脉冲、进水流量。图4-18数据显示由于PLC里读取温度指令 FROM K0 K3 D150 K1，D150C里面的数据是以为单位，所用触摸屏上也要有一个小数点，同样余氯显示局部,0-5v对应D101的数据是0-4000，所以DIV D101 K2 D105，那么D105的数据就为0-2000，而系统要求的余氯值范围在是0-20PPM,所以在触摸屏上数值显

57、示D105要加两位小数点。图4-19 模拟量的读取和处理程序 参数设置界面图4-20 参数设置界面二氧化氯发生器控制器涉及到的参数有温度设定值、余氯设定值、手动脉冲输出频率、电磁阀延迟关闭时间、温度PID参数、余氯PID参数。参数页面是操作人员修改系统参数的页面，为了提高系统的平安性，在参数页面设置了密码保护功能，只有密码正确才能进入修改。首先对参数设置页面的平安等级设置为“2，然后在公共设置下的系统环境里面设置等级“1的密码。图4-21 密码设置在切换到参数设置界面时，需要有一个密码输入界面，可以通过设置触摸键来实现，触摸键的键码为“FF68。如果需要修改密码，可以通过数值输入到等软元件来实

58、现。 温度趋势图界面图4-22 温度趋势图为了得到系统运行数据和可靠地对系统进行控制，趋势图是一个不可缺少的资料。系统中设置两条曲线绿色的是温度设定值，蓝色的是实际温度值。通过两条曲线的变化，可以看出系统的控制是否符合要求，理想的情况是两条曲线最终重叠。在温度相差很近的时候，我们不是很容易看出两条曲线的间的差值，所以增加了D501作为坐标的上限设置值，D500作为坐标的下限设置值。曲线的采样周期设为8S ，一共采集300个点，如需要采集更多点，可以用M600用来去除当前曲线。如图4-22所示。 很多时候工程技术人员需要不对同时刻所采集的数据进行分析，最好的方法就是进行采样打印输出。以下图是采样

59、的根本设置，如图4-32也可以通过直接调用系统画面1004进行设置。图4-23 采样设置图4-24 打印采样结果系统中的PID参数的整定是一个比拟难的过程，为了更好地观察不同PID参数下的控制输出响应，在触摸屏上设置了温度响应曲线。设置方法如图4-25 所示。图4-25 曲线设置图4-26 温度响应曲线绿色曲线为设置温度与实际温度的差值，蓝色是FX2N-2LC的控制输出百分比。 余氯趋势图界面余氯是系统控制最主要的内容，余氯能否准确、快速的到达要求，是判断系统好坏的依根据。余氯趋势图正好是判断系统好坏的一个重要窗口。同样绿色曲线是余氯目标值，蓝色是余氯实际值，理想情况是两条曲线在最短时间内能重

60、叠。为了更好地整定余氯PID参数，所以也增加了余氯控制响应输出曲线。绿色是余氯设定值与实际值的差值，蓝色为PID控制输出值，即给计量泵的脉冲输出频率。图4-27 余氯趋势图在系统调试的时候，为了得到最正确的PID参数，在余氯响应曲线里面分别设置不同的PID参数，然后给系统阶越信号，从余氯响应曲线里可以看出系统的响应，和得出最正确的数据。如图4-28所示。图4-28 余氯响应曲线 帮助信息界面帮助信息界面添加了详细的操作说明及故障处理介绍，给操作人员提供故障处理方法、系统启动说明、报警处理等在重要信息，让操作人员更好地控制系统运行。同时也让用户直接面对触摸屏即可对产品有一个全面的了解。一、操作帮