觸摸屏在工控自動(dòng)化系統中的應用

　　捻線(xiàn)機是玻璃纖維生產(chǎn)線(xiàn)上的關(guān)鍵設備之一，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，工控自動(dòng)化是滿(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，成本低、穩定性高，程序編寫(xiě)和調試也比較方便。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，想要直觀(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。

　　1 系統組成

　　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，其配置如圖1所示?？刂葡到y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。

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)主要完成錠子以及羅拉的傳動(dòng)。

　　2 EView觸摸屏和PLC通信

　　本設計采用EView MTS000工業(yè)嵌入式觸摸屏人機界面。在MTS000組態(tài)軟件中定義串口類(lèi)設備s7.200PLC，串口號為COM.。設備定義結束后，定義I／0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)量的控制口。觸摸屏與PLC的連接如圖2所示，并且按表1所示設置觸摸屏中的通信參數。

圖2 硬件連接圖

　　3 MT5000組態(tài)軟件

　　MTS000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）_+定義設備一設計圖形界面一建立動(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。MTS000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S7.200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，需要繪制多幅畫(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 組態(tài)界面設計及功能介紹

　　在MTS000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)（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)（計長(cháng)長(cháng)度、羅拉直徑、高度系數、手動(dòng)速度、回零速度）等界面組成。這里給出了零點(diǎn)調整界面和數據設置界面，分別如圖3、圖4所示。

圖3 零點(diǎn)調整界面

　　零點(diǎn)調整界面動(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)界面設計簡(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，首次操作就可以基本獨立地進(jìn)行工作。

圖4 數據設置界面

　　5 PLC程序設計

　　PLC的主要輸入/輸出端口定義以及PLC寄存器單元分配分別如表2、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 程序流程圖

　　6 結語(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，大大地提高了控制系統的實(shí)時(shí)監控性，有效地降低了生產(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，提高了生產(chǎn)效率。