觸摸屏在工控自動化系統中的應用

　　捻線機是玻璃纖維生產線上的關鍵設備之一，捻線機的平穩運轉以及適應生產工藝的多樣化是生產線的必要條件，工控自動化是滿足這些條件的必要保障。因此，控制系統是玻璃纖維捻線機關鍵技術的重要環節之一。傳統的生產設備由于老化或者自動化程度較低，不能滿足行業發展的需要，必須對其進行技術改造。

　　用PLC做控制系統核心，成本低、穩定性高，程序編寫和調試也比較方便。但PLC在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有些不便，需要對編程非常熟悉的專業人員進行操作。并且，想要直觀地了解生產過程和監控信號的動態變化必須選擇一個上位機來配合PLC，才能組成較好的自動控制系統。因此，本系統采用觸摸屏與PLC通信，共同組成生產過程的自動控制系統。

　　1 系統組成

　　系統主要由觸摸屏、可編程控制器PLC、開關電源、步進電機驅動器、步進電機、變頻器、三相異步電動機等構成，其配置如圖1所示。控制系統主要利用程序控制鋼領板運行的速度、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行工藝參數的設定、運行狀態的監控等。可編程控制器是整個控制系統的核心。它將工藝參數存儲并通過一定的控制算法控制變頻器的運行狀態以及步進電機的運行狀態。開關電源為觸摸屏、PLC、步進電機（包括接近開關、按鈕、中間繼電器）等提供工作電源。步進電機驅動器將可編程控制器給定的控制信號轉換和放大驅動步進電機工作。步進電機作為執行單元通過機械傳動主要完成捻線機鋼領板的升降動作。變頻器通過可編程控制器控制運行狀態，通過內部參數的設定，可以調整運行的頻率，從而控制三相異步電動機的運行狀態和工作頻率。

　　三相異步電動機作為執行單元通過機械傳動主要完成錠子以及羅拉的傳動。

　　2 EView觸摸屏和PLC通信

　　本設計采用EView MTS000工業嵌入式觸摸屏人機界面。在MTS000組態軟件中定義串口類設備s7.200PLC，串口號為COM.。設備定義結束后，定義I／0實型變量和離散變量，分別與設備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實現開關量的控制口。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組態軟件

　　MTS000中用“工程”來表示組態軟件組態生成的應用系統。創建一個新工程就是創建一個新的用戶應用系統。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畫連接。+運行和調試。但是，在進行設計的時候，它們不是獨立的，而是交替進行的，需要綜合考慮。首先，創建一個新工程，定義路徑和名稱，在設備選項中選定一個COM口，進行PLC連接。MTS000提供的設備連接向導對話框列出了工業生產常用的一些硬件設備（如PLC、板卡、智能儀表、變頻器等），并且已經根據這些常用設備各自的通信協議制作了相應的通信協議，使應用人員從繁瑣的底層驅動程序中解脫出來。選擇了西門子公司S7.200系列PLC后，選擇通信方式，并給定設備名稱和地址，還要設置采樣時間和通信參數。

然后，進行動畫畫面的設計和變量的定義。雙擊數據詞典，定義和編寫系統所有變量。變量可以設為只讀、只寫和讀／寫模式。對于既要采集PLC狀態，又要實現對PLC的遠程控制的變量設置為讀／寫模式，而不需要向PLC發送命令的變量設置為只讀，這樣可以節省PLC掃描時間、加快系統進程、提高PLC效率。

　　繪制圖形畫面時，雙擊畫面選項，在彈出的繪圖環境下繪制與捻線機相對應的監控畫面。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參數，需要繪制多幅畫面，既方便顯示又方便現場操作員進行控制。

　　主畫面里利用ShowPicture（畫面名）函數實現對其他畫面的調用。繪制完流程畫面后，將系統與要監控的參數和畫面中的變量一一對應起來。這樣HMI組態基本完成。

　　4 組態界面設計及功能介紹

　　在MTS000組態軟件中編制系統的組態界面。根據本系統的特點及實際使用情況，界面設計由系統開機歡迎、上電提示、零點調整和查詢（總程、動程、升速、降速、級升、滑行）、方式設置的修改和查詢（成形方式、停車方式、回零方式）、數據的修改和查詢（計長長度、羅拉直徑、高度系數、手動速度、回零速度）等界面組成。這里給出了零點調整界面和數據設置界面，分別如圖3、圖4所示。

圖3 零點調整界面

　　零點調整界面動態顯示紗線的高度及長度。并動畫顯示紗線的成形過程。不同的紗型具有不同的動畫顯示過程。數據設置采用彈出數字小鍵盤的形式進行數據的設置和修改。整個界面設計簡單易懂。一目了然。使操作人員不需要專業知識，隨著操作提示和幫助，首次操作就可以基本獨立地進行工作。

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，同時也便于針對不同程序模塊進行完善，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

　　實際應用結果表明，玻璃纖維捻線機自動控制系統采用EasyView觸摸屏，簡化了控制系統結構，大大地提高了控制系統的實時監控性，有效地降低了生產成本；PLC控制捻線機的運行和紗線的成形，達到了預期的控制效果，提高了生產效率。