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摘要：通风工程的主要作用是实现建筑内外空气的交换以实现空气质量符合国家卫生标准，本文提出了一种以西门子S7-200为控制器，以西门子Smart系列触摸屏作为控制面板的风机机组监控系统，该系统具有操作简单，易于维护的优点，对传统的风机控制系统改造有一定的作用。
关键词：PLC；触摸屏；风机控制系统
一、引言
通风空调工程是建筑工程中非常重要的组成部分，尤其是在大型室内场所、地下场所、人员密集场所等有非常重要的作用，其主要功能是为提供人呼吸所需要的新鲜氧气，排出室内污浊的空气，祛除空气中余热或余湿，维持室内空气条件符合国家健康卫生标准。通风系统分为自然通风和机械通风：自然通风是依靠室内外的风差或热压形成的动力促使空气流动实现室内外空气交换，不需要消耗能源，无需机械设备投资和运行费用，但自然通风受气象条件影响，难以人为控制，通风效果差；机械通风是依靠风机产生风压强制将室内外空气流动，机械通风的风力和风量可以人为控制，所以目前大部分建筑都采用机械通风。机械通风的风力和风量可以通过风机机组的开启和风阀的开度来控制，本文提出了一种基于s7-200PLC和触摸屏控制的风机控制系统设计，该系统由西门子S7-200PLC，触摸屏，温湿度检测传感器组成，系统可以实现手动控制，也可以由PLC程序实现自动控制；风机运行的状态，室内空气的质量可以在触摸屏上进行显示，风机的开启也可以在触摸屏上手动操作。该系统具有自动化程度高、操作方便、维护简单的特点，极大的方便了工程施工和管理维护。
二、系统硬件设计
本系统利用温度、湿度传感器对室内空气进行检测，室内通风系统的规模都比较大，因此要采用多点多路检测，人员密度发生变化时，空气中的温湿度将发生变化，根据检测到的数据与系统设定的温湿度范围进行比较，来控制风机开启的数量和风阀的开度，通过改变送风量来改善室内的空气质量。空气参数是系统稳定工作的必须条件，温湿度的检测采用带4-20mA标准输出传感器，对采集信号进行有效放大，信号的传输采用抗干扰设计，送入PLC的模拟量输入模块，系统结构如图1所示。
本系统采用西门子S7-200 CPU 224XP CN作为控制核心，该PLC包含14入/10出数字量I/O，2入/1出模拟量I/O，可扩展7个模块，最大可扩展数字量点数168点，最大可扩展模拟量点数38点；系统需要的输入输出点可以灵活调整，满足一般通风工程的需要。对于外部检测到温、湿度模拟量参数，可以经变送器直接送入模拟量输入模块， PLC将输入量按照相应的线性关系转换成实际的物理量，与预先设定的数值范围进行比较，根据需要控制风机的启停。
本系统采用触摸屏作为操作面板，触摸屏是近年来出现的人机界面产品。用触摸屏作为人机界面，具有显示直观、可靠性高、操作方便以及與通信连接简单等优点，采用一根RS-485电缆即可实现触摸屏与PLC的连接，其内部带有丰富的图形库，画面制作方便，同时可以将按钮、指示灯、仪表等集成到画面中。西门子公司提供各种型号的触摸屏，在本系统中采用西门子SMART系列的触摸屏，该系列触摸屏无实体按键，采用直流24V供电，画面分辨率高，画质更细腻。
PLC程序设计采用Step7-Micro/Win为开发工具，计算机与PLC的连接采用USB-PPI电缆，在计算机PC/PG接口中设定好PLC的地址和通信速率，读取设定PLC的型号，编程语言一般采用T型图，也可以采用STL语句。程序经编译检查后下载至PLC中，将PLC工作模式设定在RUN模式，可以进行PLC设备的调试。
三、软件设计
系统画面采用西门子Wincc Flexible进行组态，触摸屏与计算机的通信也采用PPI电缆实现，设定好触摸屏和计算机的波特率，在软件中选择选择通讯驱动程序（SIMATIC S7 200），根据系统的I/O需求设定好变量，然后进行监控画面的设置。软件中提供了大量工业设备库，可以直接使用，无须用户自己绘制；西门子触摸屏支持动画的创建，以风机风扇的旋转为例，建立一个变量，通过改变变量的数值来实现画面的切换，如果数值循环变化，那么图片也将循环变化形成动画。首先建立一个整型变量数据VW0，准备一些不同角度的风扇画面，每一幅画面风扇叶片比前面一副图片旋转30°。一个圆周360°同时每个周期画面要重复一次，所以需要6幅相差30°角的风扇叶片画面；其次建立图形列表，在“列表条目”里面按照顺序添加图片进去，每一张图片对应一个数字，如图2所示：
在画面上设置一个图形I/O域。建立与变量VW0的连接，在I/O域中循环改变的数值，即可看到风扇旋转的动画。在编写PLC的程序时，在每个风机启动程序后实现对对VW0的数据进行自加或是自减，当风扇启动后，画面上将显示风扇的正反转。当PLC程序停止风机后VW0数值停止变化，画面上的风扇也停止旋转。
画面编辑完成后，通过PC/PPI通信电缆连接触摸RS485接口与PC机串口。 触摸屏中设置参数，选择“Transfer”启动下载。下载完成后，触摸屏采用RS-485专用连接电缆连接PLC与触摸屏，选择Start即可通过触摸屏实现对PLC及现场设备的监控。
在PLC程序中，可以选择进行手动或是自动控制方式，手动方式下室内空气的读数可以在触摸屏上进行显示，根据需要可以通过触摸屏对每一台风机进行启停操作；在自动模式下，当室内空气参数发生变化时可以根据预先设定的策略启动风机机组，加大或减小送风量，改善室内空气的质量。
四、结语
把触摸屏应用到以PLC为核心的控制系统中，可以省去数显、按钮、指示灯等设备，减少系统的接线，具有体积小、抗干扰性强 、操作方便的特点，同时可以实现对现场设备的远程监制，改善工业现场的工作环境，为中小型PLC控制系统的设计提供了一种新思路，随着触摸屏的价格不断降低，人机界面监控系统将会在工业控制中应用的越来越广泛。
参考文献
[1]郭淳芳.基于PLC与组态王的风机监控系统的设计《煤矿机械》，2014
[2]徐国伟，杨育才.触摸屏在PLC工业系统中的应用《沈阳工业大学学报》，2000
[3]廖常初.《西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术》机械工业出版社，2008
关键词：PLC；触摸屏；风机控制系统
一、引言
通风空调工程是建筑工程中非常重要的组成部分，尤其是在大型室内场所、地下场所、人员密集场所等有非常重要的作用，其主要功能是为提供人呼吸所需要的新鲜氧气，排出室内污浊的空气，祛除空气中余热或余湿，维持室内空气条件符合国家健康卫生标准。通风系统分为自然通风和机械通风：自然通风是依靠室内外的风差或热压形成的动力促使空气流动实现室内外空气交换，不需要消耗能源，无需机械设备投资和运行费用，但自然通风受气象条件影响，难以人为控制，通风效果差；机械通风是依靠风机产生风压强制将室内外空气流动，机械通风的风力和风量可以人为控制，所以目前大部分建筑都采用机械通风。机械通风的风力和风量可以通过风机机组的开启和风阀的开度来控制，本文提出了一种基于s7-200PLC和触摸屏控制的风机控制系统设计，该系统由西门子S7-200PLC，触摸屏，温湿度检测传感器组成，系统可以实现手动控制，也可以由PLC程序实现自动控制；风机运行的状态，室内空气的质量可以在触摸屏上进行显示，风机的开启也可以在触摸屏上手动操作。该系统具有自动化程度高、操作方便、维护简单的特点，极大的方便了工程施工和管理维护。
二、系统硬件设计
本系统利用温度、湿度传感器对室内空气进行检测，室内通风系统的规模都比较大，因此要采用多点多路检测，人员密度发生变化时，空气中的温湿度将发生变化，根据检测到的数据与系统设定的温湿度范围进行比较，来控制风机开启的数量和风阀的开度，通过改变送风量来改善室内的空气质量。空气参数是系统稳定工作的必须条件，温湿度的检测采用带4-20mA标准输出传感器，对采集信号进行有效放大，信号的传输采用抗干扰设计，送入PLC的模拟量输入模块，系统结构如图1所示。
本系统采用西门子S7-200 CPU 224XP CN作为控制核心，该PLC包含14入/10出数字量I/O，2入/1出模拟量I/O，可扩展7个模块，最大可扩展数字量点数168点，最大可扩展模拟量点数38点；系统需要的输入输出点可以灵活调整，满足一般通风工程的需要。对于外部检测到温、湿度模拟量参数，可以经变送器直接送入模拟量输入模块， PLC将输入量按照相应的线性关系转换成实际的物理量，与预先设定的数值范围进行比较，根据需要控制风机的启停。
本系统采用触摸屏作为操作面板，触摸屏是近年来出现的人机界面产品。用触摸屏作为人机界面，具有显示直观、可靠性高、操作方便以及與通信连接简单等优点，采用一根RS-485电缆即可实现触摸屏与PLC的连接，其内部带有丰富的图形库，画面制作方便，同时可以将按钮、指示灯、仪表等集成到画面中。西门子公司提供各种型号的触摸屏，在本系统中采用西门子SMART系列的触摸屏，该系列触摸屏无实体按键，采用直流24V供电，画面分辨率高，画质更细腻。
PLC程序设计采用Step7-Micro/Win为开发工具，计算机与PLC的连接采用USB-PPI电缆，在计算机PC/PG接口中设定好PLC的地址和通信速率，读取设定PLC的型号，编程语言一般采用T型图，也可以采用STL语句。程序经编译检查后下载至PLC中，将PLC工作模式设定在RUN模式，可以进行PLC设备的调试。
三、软件设计
系统画面采用西门子Wincc Flexible进行组态，触摸屏与计算机的通信也采用PPI电缆实现，设定好触摸屏和计算机的波特率，在软件中选择选择通讯驱动程序（SIMATIC S7 200），根据系统的I/O需求设定好变量，然后进行监控画面的设置。软件中提供了大量工业设备库，可以直接使用，无须用户自己绘制；西门子触摸屏支持动画的创建，以风机风扇的旋转为例，建立一个变量，通过改变变量的数值来实现画面的切换，如果数值循环变化，那么图片也将循环变化形成动画。首先建立一个整型变量数据VW0，准备一些不同角度的风扇画面，每一幅画面风扇叶片比前面一副图片旋转30°。一个圆周360°同时每个周期画面要重复一次，所以需要6幅相差30°角的风扇叶片画面；其次建立图形列表，在“列表条目”里面按照顺序添加图片进去，每一张图片对应一个数字，如图2所示：
在画面上设置一个图形I/O域。建立与变量VW0的连接，在I/O域中循环改变的数值，即可看到风扇旋转的动画。在编写PLC的程序时，在每个风机启动程序后实现对对VW0的数据进行自加或是自减，当风扇启动后，画面上将显示风扇的正反转。当PLC程序停止风机后VW0数值停止变化，画面上的风扇也停止旋转。
画面编辑完成后，通过PC/PPI通信电缆连接触摸RS485接口与PC机串口。 触摸屏中设置参数，选择“Transfer”启动下载。下载完成后，触摸屏采用RS-485专用连接电缆连接PLC与触摸屏，选择Start即可通过触摸屏实现对PLC及现场设备的监控。
在PLC程序中，可以选择进行手动或是自动控制方式，手动方式下室内空气的读数可以在触摸屏上进行显示，根据需要可以通过触摸屏对每一台风机进行启停操作；在自动模式下，当室内空气参数发生变化时可以根据预先设定的策略启动风机机组，加大或减小送风量，改善室内空气的质量。
四、结语
把触摸屏应用到以PLC为核心的控制系统中，可以省去数显、按钮、指示灯等设备，减少系统的接线，具有体积小、抗干扰性强 、操作方便的特点，同时可以实现对现场设备的远程监制，改善工业现场的工作环境，为中小型PLC控制系统的设计提供了一种新思路，随着触摸屏的价格不断降低，人机界面监控系统将会在工业控制中应用的越来越广泛。
参考文献
[1]郭淳芳.基于PLC与组态王的风机监控系统的设计《煤矿机械》，2014
[2]徐国伟，杨育才.触摸屏在PLC工业系统中的应用《沈阳工业大学学报》，2000
[3]廖常初.《西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术》机械工业出版社，2008