基于台达自动化产品的蒸馏水机控制系统

摘  要：本文主要介绍台达自动化产品在蒸馏水机上的系统集成，体现了台达自动化产品在电气控制系统上整合应用的高性价比与技术方案优势，说明台达自动化产品是装备制造业的上佳之选。

关键字：PLC  人机界面  宏指令  RS485通讯

1 引言

蒸馏水通俗的说是水蒸汽冷凝后的产物，化学上称之谓纯净水，化学分子式为H₂O的纯净水不应含任何其他杂质成分，是工业生产中的重要原料。蒸馏水应用行业广泛，主要用于化工产品原料配比和食品、药品、化妆品等产品加工制造行业，比如饮料、医用输液盐水等。本文介绍的蒸馏水机是专用蒸馏水生产装备，该蒸馏水电气控制系统完全采用台达自动化产品整合，为客户实现工艺控制和技术要求。

2 蒸馏水机控制系统及工艺

2.1 控制工艺

蒸馏水机控制系统主要实现控制被控原料罐内部温度、压力以及电导率等物理量满足不同产品规格要求。控制系统可以根据不同产品需要设定相关参数，同时设置参数上下限，并实时显示相关参数数值变化，控制各个管道阀门开度，从而保证产品按照预设工艺参数生产，超限时会有报警显示和相关保护动作。同时根据客户需要，产品加工完成后打印参数报表和存储参数报表（电子文件格式*.JPG存储在通用USB磁盘内）。

上述表格列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、继电器、主令按钮、指示灯等）、检测传感器（K型热电偶、PT100热电阻、电导率传感器，压力传感器，液位传感器，模拟信号变送器等）、微型打印机等电气元件，此处不予赘述。

2.2 系统原理

（1）系统原理设计：系统原理设计如图1所示。系统由台达PLC建构主控制器，通过RS－485总线与台达触摸屏人机界面构成管理操作和打印记录系统。系统硬件配置如下表所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个COM口，方便与外围工控设备通讯联机。

系统配置表

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>序号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>元件名称

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>型号规格

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>数量（台）

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>备 注

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>触摸屏

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>DOP－AS38BSTD

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>3.8

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>PLC

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>DVP20EX00R2

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>4AI＋2AO

（2）系统通讯原理设计：COM1：RS232通讯方式与下位PLC连接，进行蒸馏水设备和产品各项工艺参数设置和读取。COM2：RS485通讯方式与微型打印机连接，利用台达HMI宏指令编程功能，处理自由口通讯协议，发送给打印机需要打印的汉字、英文字母以及数字等，可以进行产品工艺参数报表打印，作为产品品质检测的文字依据以及存档保存数据。

图1 控制系统架构

3 软件开发

3.1 PLC用户程序

PLC用户控制程序主要实现模拟量数据采集和运算转换，超限报警输出控制。一定要根据传感器和变送器模拟信号量程范围计算数字量显示值，根据用户提供的工艺要求编写报警处理程序。图2是PLC控制程序节选，仅供参考。

图2 工艺参数报警梯形图

3.2人机界面用户程序

系统控制主界面如图3所示。

 

图3 系统控制主界面

操作员必须通过口令才能登陆控制系统，操作员1～3具有不同的响应级别，级别依次降低，密码级别操作员1>操作员2>操作员3，即使用操作员1密码可以登陆操作员2和操作员3。三个按钮互相锁存，按下其中一个按钮后，其他两个按钮均无效，通过宏指令实现。操作员画面CYCLE宏如下所示：

操作员1按钮生效位为$10003.0处于OFF状态，按下“操作员1”按钮，执行宏指令如下所示：

操作员2按钮生效位为$10004.0处于OFF状态，按下“操作员2”按钮，执行宏指令如下所示：

操作员3按钮生效位为$10005.0处于OFF状态，按下“操作员3”按钮，执行宏指令如下所示：

灵活运用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序是一个应用例子，实现了不同权限级别多用户登陆控制系统，给产品设计开发技术人员提供了灵活编程应用的强大功能。蒸馏水机参数数据画面如图4所示。

 

图4 参数数据画面

系统可以实时显示进水温度、出水温度、压力、液位、电导率等各项工艺参数变化情况，以便操作员操控设备，如有超限报警，系统会已报警走马灯的形式滚动报警提示信息，方便操作员下达保护指令。台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。

按下图4参数存储按钮后，该画面就以YY－MM－DD－画面编号.JPG文件格式存储在U盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果U盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。按下图4的“限位设定”按钮，画面跳转到温度、压力高低限位设定画面，如图5所示。通过数值输入按钮输入不同参数数值，满足不同产品规格使用。

图5 工艺参数限位设定

按下图4的“参数校正”按钮，画面跳转到温度、压力参数校正画面，通过数值输入按钮可以输入拟校正的参数数值，可以消除各个传感器检测结果和标准检测仪表的固定偏差，达到系统显示和测量和标准仪表一致，类似于传感器信号调零过程。

按下图4 “打印”按钮，微型打印机就会打印出数据报表，如图6所示，报表打印也是通过台达人机界面强大的宏指令实现。

 

图6 报表打印

其他压力、液位、电导率、操作员、日期、时间等打印子程序与上述进水、出水温度打印子程序雷同，不予赘述。由宏指令CLOCK循环主程序，分时调用打印子程序实现参数数据打印。

4 结束语

提供具有良好性价比完美整合方案是中达电通的营销策略，提供稳定可靠的系统集成解决方案是服务客户的保证，本项目开发的蒸馏水机设备控制系统整合应用台达HMI、PLC等自动化产品，为客户实现了一套稳定可靠的系统，设备自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了生产产品质量品质可控性和设备工作效率，再次证明中达电通是客户值得信赖的合作伙伴。