基于人机界面的消防控制系统的设计

笪月君

(镇江四洋电器有限公司，江苏 镇江 212003)

人机界面最突出的特点是实时多任务。数据采集与输出、数据处理与图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通讯等多个任务可在同一台触摸屏上同时运行。自动化工程设计技术人员在触摸屏中只需填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象，如:压力、趋势曲线、报表等形象地画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。

1 控制系统组成

本控制系统主要有触摸控制屏、可编程控制器(PLC)、传感器等组成，如图1所示。按触摸控制屏可进入操作界面或监视界面，并自动接入程序控制部分，同时系统中接入各种信号，显示实时数据，控制系统正常运行。如果触摸控制屏损坏，可通过外围的相应的按钮来控制系统正常工作。

图1 平衡泡沫灭火装置控制系统示意图

平衡泡沫灭火装置控制系统由2路电源控制单元、2个泡沫泵控制单元、6个电动阀控制单元、PLC程序控制单元、触摸屏、传感器等组成。

6只电动阀直接提供AC380 V电源，通过触点信号对电动阀进行开启或关闭控制。开启或关闭到位后，电动阀会返回“开启到位”或“关闭到位”触点信号给控制柜。当电动阀发生故障后，电动阀会返回“故障”信号给控制柜，由PLC对电动阀进行控制。

屏上显示2只泡沫泵和主泡沫液电动阀、备泡沫液电动阀、主进水电动阀、备进水电动阀、主出液电动阀、备出液电动阀共6只阀的状态指示。屏上有“开/关”按钮，对2只泡沫泵进行启动、停止操作，对6只电动阀进行开启、关闭操作，按一下为开启，再按一下为关闭操作;有“顺序启动”、“停止”触摸按钮;有罐液位、进口压力、出口压力指示;并有手动/自动状态指示、主系统优先/备系统优先状态指示。触摸屏界面如图2所示。

图2 触摸屏界面示意图

2 控制系统PLC的I/O分配与外围接线图

控制系统采用西门子S7－200系列的PLC作为控制单元，输入既有开关量信号又有模拟量信号，输出为继电器型。系统中输出、输入通道与外部设备对应连接情况见表1。根据控制要求及表1(部分示意)分配，其控制系统图见图3(部分示意)。

图3 控制系统PLC外围接线图

表1 控制系统PLC的I/O分配

3 控制系统PLC及触摸屏接口连接和设置

PLC系统有CPU、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块组成。CPU配置2只RS485通讯接口(PORT0和PORT1)。PORT0接口用于与触摸屏通讯，波特率为19200 kHZ。PORT1接口用于送泵和阀的状态信号及罐液位、进口压力、出口压力指示给控制中心，采用RS485 modbus通讯方式，波特率为19200 kHz。触摸屏为WINDOWS ME操作系统，通电后不需任何操作，启动成功后直接进入平衡泡沫灭火装置系统。触摸屏与PLC通过RS485通讯方式进行数据交换，通讯速度快且稳定。

4 控制系统程序设计

PLC控制程序设计分为手动和自动两种控制，在设计时明确了各步间的关系，使程序结构简洁清晰。图4为控制系统模拟量部分程序。

图4 控制系统模拟量部分程序

5 控制系统工作流程

控制系统分为手动和自动两种控制方式，其工作流程如下:

当“手/自动”旋钮打到手动 状态时，自动控制信号不起作用。柜子面板上的启动、停止按钮或屏上的“开/关”触摸按钮能单独对每台泵或每只阀进行单独操作。

当按下柜子上或屏上“顺序启动”按钮后，若“主/备系统优先”旋钮处于主优先时，主泡沫泵和主泡沫液电动阀立刻启动，30 s后主进水电动阀和主出液电动阀开启。当主泵和主阀任一出现故障或管路压力在启动30 s后没有建立就是主系统故障，会立刻转到备用系统，同时送故障信号给控制中心，启动顺序和主系统一样。但备泵和备阀任一出现故障或管路压力在启动30 s后没有建立就是备系统故障，系统停止，同时送故障信号给控制中心。

当按下柜子上或屏上“顺序启动”按钮后，若“主/备系统优先”旋钮处于备优先时，备泡沫泵和备泡沫液电动阀立刻启动，30 s后备进水电动阀和备出液电动阀开启，当备泵和备阀任一出现故障或管路压力在启动30 s后没有建立就是备系统故障，会立刻转到主系统，同时送故障信号给控制中心，启动顺序和备系统一样。但主泵和主阀任一出现故障或管路压力在启动30 s后没有建立就是主系统故障，系统停止，同时送故障信号给控制中心。顺序启动时泵和阀的单独操作按钮不起作用。任何情况下按柜子上的停止按钮或屏上的触摸按钮，泵单元若是运行的，会停止;阀单元若不是关闭到位的，会关闭直到关闭到位。

当“手/自动”旋钮打到自动状态时，手动操作单个泵或阀及顺序启动按钮不起作用。通过控制中心送到柜子的自动控制信号来控制系统，启动顺序与顺序启动的顺序是一样的。

6 结语

某消防船上实际运行结果表明:采用触摸屏与PLC控制克服了传统的继电器接线及修改带来的烦恼，具有可靠、直观、自动化程度高等特点。运用触摸屏智能操作及显示与PLC采用这个系统，其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、精确度高。

［1］宋伯生.可编程控制及编程［M］.北京:中国电力出版社，2008.

［2］王当利.船舶防火与灭火［M］.武汉:武汉理工大学出版社，2008.

［3］阮友得.电气控制与PLC实训教材［M］.北京:人民邮电出版社，2006.

［4］胡寿松.自动控制原理［M］.北京:国防工业出版社，1994.