觸摸屏與PLC在捻線(xiàn)機自動(dòng)控制系統中的應用

　 捻線(xiàn)機是玻璃纖維生產(chǎn)線(xiàn)上的關(guān)鍵設備。捻線(xiàn)機的平穩運轉以及適應生產(chǎn)工藝的多樣化是生產(chǎn)線(xiàn)的必要條件，自動(dòng)化控制是滿(mǎn)足這些條件的必要保障。因此控制系統是玻璃纖維捻線(xiàn)機關(guān)鍵技術(shù)的重要環(huán)節之一。傳統的生產(chǎn)設備由于老化或者自動(dòng)化程度較低，不能滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展的需要，必須對其進(jìn)行技術(shù)改造。

　 用plc做控制系統核心，成本較低，穩定性很高，程序編寫(xiě)和調試比較方便。但plc在人機對話(huà)、故障判斷、在線(xiàn)修改等方面有一些不便，需要對編程非常熟悉的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作。并且，要想直觀(guān)地了解生產(chǎn)過(guò)程和監控信號的動(dòng)態(tài)變化必須選擇一個(gè)上位機來(lái)配合plc，才能組成較好的自動(dòng)控制系統。因此，本系統采用觸摸屏與plc 通信，共同組成生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統。

2 系統組成[1-2]

　系統主要由觸摸屏、可編程控制器plc、開(kāi)關(guān)電源、步進(jìn)電機驅動(dòng)器、步進(jìn)電機、變頻器、三相異步電動(dòng)機等構成，參見(jiàn)圖1。本控制系統主要利用程序控制鋼領(lǐng)板運行的速度、方向、位移，達到控制成形的目的，替代傳統捻線(xiàn)機機械成形。

圖1 系統配置框圖

　 觸摸屏作為人機界面可以進(jìn)行工藝參數的設定、運行狀態(tài)的監控等?？删幊炭刂破魇钦麄€(gè)控制系統的核心。它將工藝參數存儲并通過(guò)一定的控制算法控制變頻器的運行狀態(tài)以及步進(jìn)電機的運行狀態(tài)。開(kāi)關(guān)電源為觸摸屏、plc、步進(jìn)電機（包括接近開(kāi)關(guān)、按鈕、中間繼電器）等提供工作電源。步進(jìn)電機驅動(dòng)器將可編程控制器給定的控制信號轉換和放大驅動(dòng)步進(jìn)電機工作。步進(jìn)電機作為執行單元通過(guò)機械傳動(dòng)主要完成捻線(xiàn)機鋼領(lǐng)板的升降動(dòng)作。變頻器通過(guò)可編程控制器控制運行狀態(tài)，通過(guò)內部參數的設定，可以調整運行的頻率，從而控制三相異步電動(dòng)機的運行狀態(tài)和工作頻率。三相異步電動(dòng)機作為執行單元通過(guò)機械傳動(dòng)主要完成錠子的傳動(dòng)和羅拉的傳動(dòng)。

3 eview觸摸屏和plc通訊[3]

　 設計采用eview mt5000全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機界面。在mt5000組態(tài)軟件中定義串口類(lèi)設備s7200plc,串口號為com1。設備定義結束后,定義i/o 實(shí)型變量和離散變量,分別與設備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實(shí)現開(kāi)關(guān)量的控制。觸摸屏與plc的連接如圖2所示。

圖2 eview mt5000與siemens plc的硬件連接圖

　 按如表1設置觸摸屏中的通訊參數。

4 mt5000組態(tài)軟件

　 4.1 嵌入式人機界面的組態(tài)軟件

　 mt5000中用“工程”來(lái)表示組態(tài)軟件組態(tài)生成的應用系統。創(chuàng )建一個(gè)新工程就是創(chuàng )建一個(gè)新的用戶(hù)應用系統。建立工程的一般步驟為：構造數據庫（定義變量），定義設備，設計圖形界面，建立動(dòng)畫(huà)連接，運行和調試。但是，在進(jìn)行設計的時(shí)候，它們不是獨立的，而是交替進(jìn)行的，需要綜合考慮。首先，創(chuàng )建一個(gè)新工程，定義路徑和名稱(chēng)，在設備選項中選定一個(gè)com口，進(jìn)行plc連接。mt5000提供的設備連接向導對話(huà)框列出了工業(yè)生產(chǎn)常用的一些硬件設備（如plc、板卡、智能儀表、變頻器等），并且已經(jīng)根據這些常用設備各自的通信協(xié)議制作了相應的通信協(xié)議，使應用人員從繁瑣的底層驅動(dòng)程序中解脫出來(lái)。選擇了西門(mén)子公司s7200系列plc后，選擇通信方式，并給定設備名稱(chēng)和地址，還要設置采樣時(shí)間和通信參數。然后，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)畫(huà)面的設計和變量的定義。雙擊數據詞典，定義和編寫(xiě)系統所有變量。變量可以設為只讀、只寫(xiě)和讀寫(xiě)模式。對于既要采集plc狀態(tài)，又要實(shí)現對plc 的遠程控制的變量設置為讀寫(xiě)模式，而不需要向plc 發(fā)送命令的變量設置為只讀，這樣可以節省plc掃描時(shí)間，加快系統進(jìn)程，提高plc效率。繪制圖形畫(huà)面時(shí)，雙擊畫(huà)面選項，在彈出的繪圖環(huán)境下繪制與捻線(xiàn)機相對應的監控畫(huà)面。系統監控的設備較多，為更清楚明了地顯示不同設備的各個(gè)參數，需要繪制多副畫(huà)面，既方便顯示，又方便現場(chǎng)操作員進(jìn)行控制。主畫(huà)面里利用showpicture(“畫(huà)面名”)函數實(shí)現對其他畫(huà)面的調用。繪制完流程畫(huà)面后，將系統與要監控的參數和畫(huà)面中的變量一一對應起來(lái)。這樣hmi組態(tài)基本完成。

　 4.2 組態(tài)畫(huà)面設計及功能介紹

　 在mt5000組態(tài)軟件中編制系統的組態(tài)界面。根據本系統的特點(diǎn)及實(shí)際使用情況，界面設計由系統開(kāi)機歡迎、上電提示、零點(diǎn)調整和查詢(xún)（基本參數有六個(gè)：總程、動(dòng)程、升速、降速、級升、滑行）、方式設置的修改和查詢(xún)（成形方式、停車(chē)方式、回零方式）、數據的修改和查詢(xún)（五個(gè)內部參數分別是：計長(cháng)長(cháng)度、羅拉直徑、高度系數、手動(dòng)速度、回零速度）等畫(huà)面組成。作為舉例，給出了零點(diǎn)調整畫(huà)面（圖3）和數據設置畫(huà)面（圖４）。

圖3 零點(diǎn)調整畫(huà)面

圖4 數據設置畫(huà)面

　 零點(diǎn)調整畫(huà)面動(dòng)態(tài)顯示紗線(xiàn)的高度及長(cháng)度。并動(dòng)畫(huà)顯示紗線(xiàn)的成形過(guò)程。不同的紗型具有不同的動(dòng)畫(huà)顯示過(guò)程。

　 數據設置采用彈出數字小鍵盤(pán)的形式進(jìn)行數據的設置和修改。

　整個(gè)畫(huà)面設計簡(jiǎn)單易懂，一目了然。使操作人員不需要專(zhuān)業(yè)知識，隨著(zhù)操作提示和幫助，首次操作就可以完全獨立地進(jìn)行工作。

5 plc程序設計[4-5]

　 plc的主要輸入輸出端口定義如表2所示；plc寄存器單元分配如表3所示。

　 為方便地增加或刪減程序模塊, 同時(shí)也便于針對不同程序模塊進(jìn)行完善, 程序設計采用模塊化結構。plc 程序流程圖如圖5 所示。

圖5 捻線(xiàn)機程序流程圖

6 結束語(yǔ)

　實(shí)際應用結果表明，玻璃纖維捻線(xiàn)機自動(dòng)控制系統采用easyview觸摸屏，簡(jiǎn)化了控制系統結構，大大提高了控制系統的實(shí)時(shí)監控性，有效的降低了生產(chǎn)成本；plc控制捻線(xiàn)機的運行和紗線(xiàn)的成形，達到了預期的控制效果，提高生產(chǎn)效率。該項應用促使玻璃纖維生產(chǎn)設備的自動(dòng)化水平上一個(gè)臺階，對傳統紡織工業(yè)生產(chǎn)設備升級換代起到積極推動(dòng)作用。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)的使用，有利于企業(yè)實(shí)施綜合自動(dòng)化管理，使企業(yè)從粗放型向集約型轉化。