觸摸屏與PLC在捻線機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　 捻線機(jī)是玻璃纖維生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備。捻線機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)以及適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多樣化是生產(chǎn)線的必要條件，自動(dòng)化控制是滿足這些條件的必要保障。因此控制系統(tǒng)是玻璃纖維捻線機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備由于老化或者自動(dòng)化程度較低，不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要，必須對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造。

　 用plc做控制系統(tǒng)核心，成本較低，穩(wěn)定性很高，程序編寫和調(diào)試比較方便。但plc在人機(jī)對(duì)話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便，需要對(duì)編程非常熟悉的專業(yè)人員進(jìn)行操作。并且，要想直觀地了解生產(chǎn)過(guò)程和監(jiān)控信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化必須選擇一個(gè)上位機(jī)來(lái)配合plc，才能組成較好的自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)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(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成[1-2]

　系統(tǒng)主要由觸摸屏、可編程控制器plc、開關(guān)電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，參見(jiàn)圖1。本控制系統(tǒng)主要利用程序控制鋼領(lǐng)板運(yùn)行的速度、方向、位移，達(dá)到控制成形的目的，替代傳統(tǒng)捻線機(jī)機(jī)械成形。

圖1 系統(tǒng)配置框圖

　 觸摸屏作為人機(jī)界面可以進(jìn)行工藝參數(shù)的設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控等。可編程控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。它將工藝參數(shù)存儲(chǔ)并通過(guò)一定的控制算法控制變頻器的運(yùn)行狀態(tài)以及步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。開關(guān)電源為觸摸屏、plc、步進(jìn)電機(jī)（包括接近開關(guān)、按鈕、中間繼電器）等提供工作電源。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將可編程控制器給定的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)主要完成捻線機(jī)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(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定，可以調(diào)整運(yùn)行的頻率，從而控制三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和工作頻率。三相異步電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行單元通過(guò)機(jī)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(shè)計(jì)采用eview mt5000全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機(jī)界面。在mt5000組態(tài)軟件中定義串口類設(shè)備s7200plc,串口號(hào)為com1。設(shè)備定義結(jié)束后,定義i/o 實(shí)型變量和離散變量,分別與設(shè)備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實(shí)現(xiàn)開關(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(shè)置觸摸屏中的通訊參數(shù)。

4 mt5000組態(tài)軟件

　 4.1 嵌入式人機(jī)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(yīng)用系統(tǒng)。創(chuàng)建一個(gè)新工程就是創(chuàng)建一個(gè)新的用戶應(yīng)用系統(tǒng)。建立工程的一般步驟為：構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量），定義設(shè)備，設(shè)計(jì)圖形界面，建立動(dòng)畫連接，運(yùn)行和調(diào)試。但是，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，它們不是獨(dú)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，在設(shè)備選項(xiàng)中選定一個(gè)com口，進(jìn)行plc連接。mt5000提供的設(shè)備連接向?qū)?duì)話框列出了工業(yè)生產(chǎn)常用的一些硬件設(shè)備（如plc、板卡、智能儀表、變頻器等），并且已經(jīng)根據(jù)這些常用設(shè)備各自的通信協(xié)議制作了相應(yīng)的通信協(xié)議，使應(yīng)用人員從繁瑣的底層驅(qū)動(dòng)程序中解脫出來(lái)。選擇了西門子公司s7200系列plc后，選擇通信方式，并給定設(shè)備名稱和地址，還要設(shè)置采樣時(shí)間和通信參數(shù)。然后，進(jìn)行動(dòng)畫畫面的設(shè)計(jì)和變量的定義。雙擊數(shù)據(jù)詞典，定義和編寫系統(tǒng)所有變量。變量可以設(shè)為只讀、只寫和讀寫模式。對(duì)于既要采集plc狀態(tài)，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)plc 的遠(yuǎn)程控制的變量設(shè)置為讀寫模式，而不需要向plc 發(fā)送命令的變量設(shè)置為只讀，這樣可以節(jié)省plc掃描時(shí)間，加快系統(tǒng)進(jìn)程，提高plc效率。繪制圖形畫面時(shí)，雙擊畫面選項(xiàng)，在彈出的繪圖環(huán)境下繪制與捻線機(jī)相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控畫面。系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備較多，為更清楚明了地顯示不同設(shè)備的各個(gè)參數(shù)，需要繪制多副畫面，既方便顯示，又方便現(xiàn)場(chǎng)操作員進(jìn)行控制。主畫面里利用showpicture(“畫面名”)函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他畫面的調(diào)用。繪制完流程畫面后，將系統(tǒng)與要監(jiān)控的參數(shù)和畫面中的變量一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。這樣hmi組態(tài)基本完成。

　 4.2 組態(tài)畫面設(shè)計(jì)及功能介紹

　 在mt5000組態(tài)軟件中編制系統(tǒng)的組態(tài)界面。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)及實(shí)際使用情況，界面設(shè)計(jì)由系統(tǒng)開機(jī)歡迎、上電提示、零點(diǎn)調(diào)整和查詢（基本參數(shù)有六個(gè)：總程、動(dòng)程、升速、降速、級(jí)升、滑行）、方式設(shè)置的修改和查詢（成形方式、停車方式、回零方式）、數(shù)據(jù)的修改和查詢（五個(gè)內(nèi)部參數(shù)分別是：計(jì)長(zhǎng)長(zhǎng)度、羅拉直徑、高度系數(shù)、手動(dòng)速度、回零速度）等畫面組成。作為舉例，給出了零點(diǎn)調(diào)整畫面（圖3）和數(shù)據(jù)設(shè)置畫面（圖４）。

圖3 零點(diǎn)調(diào)整畫面

圖4 數(shù)據(jù)設(shè)置畫面

　 零點(diǎn)調(diào)整畫面動(dòng)態(tài)顯示紗線的高度及長(zhǎng)度。并動(dòng)畫顯示紗線的成形過(guò)程。不同的紗型具有不同的動(dòng)畫顯示過(guò)程。

　 數(shù)據(jù)設(shè)置采用彈出數(shù)字小鍵盤的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)置和修改。

　整個(gè)畫面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂，一目了然。使操作人員不需要專業(yè)知識(shí)，隨著操作提示和幫助，首次操作就可以完全獨(dú)立地進(jìn)行工作。

5 plc程序設(shè)計(jì)[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(duì)不同程序模塊進(jìn)行完善, 程序設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc 程序流程圖如圖5 所示。

圖5 捻線機(jī)程序流程圖

6 結(jié)束語(yǔ)

　實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，玻璃纖維捻線機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用easyview觸摸屏，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控性，有效的降低了生產(chǎn)成本；plc控制捻線機(jī)的運(yùn)行和紗線的成形，達(dá)到了預(yù)期的控制效果，提高生產(chǎn)效率。該項(xiàng)應(yīng)用促使玻璃纖維生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平上一個(gè)臺(tái)階，對(duì)傳統(tǒng)紡織工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)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(zhuǎn)化。