臺(tái)達(dá)PLC與觸摸屏在分子篩灌裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐宏海，陶廣軍， 張財(cái)政

（北方工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，北京 100144）

0 引言

在創(chuàng)建節(jié)約環(huán)保型社會(huì)的背景下，建筑玻璃行業(yè)的發(fā)展使人們逐漸認(rèn)識(shí)到中空玻璃節(jié)能的重要性。北京奧運(yùn)場(chǎng)館、T3航站樓等建筑大量使用中空玻璃幕墻，不僅美觀大方，而且節(jié)能效果顯著。中空玻璃具有優(yōu)越的密封性、良好的隔熱性、可靠的質(zhì)量及耐久的壽命，其應(yīng)用越來(lái)越廣[1,2]。

中空玻璃由兩片玻璃組成，中間用鋁隔條均勻隔開(kāi)，周邊用丁基膠密封。為提高隔熱效果，玻璃層間應(yīng)形成干燥氣體室。為此，需在鋁隔條內(nèi)灌裝分子篩干燥劑，用于吸收兩層玻璃空腔內(nèi)水蒸氣[3]。目前國(guó)產(chǎn)分子篩灌裝機(jī)存在灌裝效率低、灌裝不滿、封膠不嚴(yán)、自動(dòng)化程度低等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)玻璃深加工市場(chǎng)的高端分子篩灌裝機(jī)完全被國(guó)外廠家所壟斷。因此，分子篩灌裝機(jī)的國(guó)產(chǎn)化已迫在眉睫。

1 分子篩灌裝機(jī)的工作原理及控制要求

如圖1所示，分子篩灌裝機(jī)主要由上料系統(tǒng)、定位夾緊系統(tǒng)、打孔系統(tǒng)、灌裝系統(tǒng)、封膠系統(tǒng)、注膠系統(tǒng)、整體移動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。其中上料系統(tǒng)采用真空吸料原理，將密閉大桶中的分子篩干燥劑及時(shí)、自動(dòng)補(bǔ)充到方料箱內(nèi)；定位夾緊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁隔條的定位和夾緊；打孔系統(tǒng)在鋁隔條定位夾緊后，氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭對(duì)鋁框鉆孔（分子篩干燥劑灌裝口）；灌裝系統(tǒng)在光電位置開(kāi)關(guān)檢測(cè)到灌裝孔準(zhǔn)確到達(dá)灌裝位置時(shí)開(kāi)始落料灌裝；封膠系統(tǒng)在灌裝完畢后，用加熱后的丁基膠封堵灌裝口；注膠系統(tǒng)的作用是及時(shí)補(bǔ)充丁基膠；整體移動(dòng)系統(tǒng)則是為了滿足大小不同鋁隔條的高度要求。

圖1 分子篩灌裝機(jī)示意圖

分子篩灌裝機(jī)控制系統(tǒng)要求具備手動(dòng)、全自動(dòng)兩種工作方式。

手動(dòng)工作方式主要用于單個(gè)動(dòng)作的調(diào)試及校核各個(gè)位置的準(zhǔn)確度，同時(shí)可以單步進(jìn)行上料補(bǔ)充、壓緊、打孔、封膠等工作。

自動(dòng)工作時(shí)，先將鋁隔條置于初始工作位置，按下啟動(dòng)按鈕，然后由PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)定位夾緊（包括水平、豎直定位夾緊）、打孔、落料灌裝、封膠、注膠等全過(guò)程的自動(dòng)化。一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，自動(dòng)回到初始狀態(tài)。

2 硬件構(gòu)成

分子篩灌裝機(jī)控制系統(tǒng)選用臺(tái)達(dá)PLC作為下位機(jī)，觸摸屏為上位機(jī)。PLC控制器一方面要對(duì)整個(gè)灌裝過(guò)程進(jìn)行控制，另一方面與人機(jī)觸摸屏通訊，接收操作者發(fā)出的操作命令。觸摸屏作為上位機(jī)，用于工作方式選擇、參數(shù)設(shè)置和自動(dòng)、手動(dòng)控制切換以及監(jiān)控畫(huà)面顯示和故障報(bào)警等。

分子篩灌裝機(jī)控制的I/O點(diǎn)數(shù)均要求大于等于24，其I/O地址分配如表1所示。綜合分析各廠家產(chǎn)品性價(jià)比及通訊口設(shè)置方式，選用DVP-48EH型臺(tái)達(dá)PLC，內(nèi)置RS-232與RS-485雙通訊口，可連接溫度、定位、計(jì)數(shù)器等擴(kuò)充模組，支持?jǐn)?shù)位、類比、通訊、記憶體功能卡和資料設(shè)定器等功能。同時(shí)選配DOP-A57CSTD型256色觸摸屏，該型號(hào)觸摸鍵豐富多樣，功能設(shè)置齊全。

表1 分子篩灌裝機(jī)I/O地址分配表

3 PLC與觸摸屏通訊參數(shù)設(shè)置[4,5]

PLC與觸摸屏通訊選擇RS232串行接口，其通訊參數(shù)設(shè)置如下：

PLC通訊口設(shè)置：通訊速率9600B，數(shù)據(jù)位7Bits，同位Even，停止位1Bits，通訊站號(hào)1；

觸摸屏通訊口設(shè)置：通訊速率9600B，數(shù)據(jù)位7Bits，同位Odd，停止位1Bits，通訊站號(hào)0。

通過(guò)設(shè)置PLC與觸摸屏通訊接口參數(shù)， PLC能夠高速并準(zhǔn)確接收來(lái)自觸摸屏的手動(dòng)/自動(dòng)工作方式選擇、鋁隔條型號(hào)選擇、注膠時(shí)間選擇等參數(shù)，并自動(dòng)計(jì)算、存儲(chǔ)相關(guān)控制參數(shù)；同時(shí)觸摸屏能夠反饋I/O信號(hào)，顯示丁基膠溫度變化值以及故障報(bào)警信息等，為分子篩灌裝機(jī)自動(dòng)控制提供了方便的操作通道。

4 PLC軟件設(shè)計(jì)

分子篩灌裝機(jī)PLC 控制系統(tǒng)的軟件由公共程序、自動(dòng)程序和手動(dòng)程序組成。公共程序主要用于將觸摸屏上所設(shè)參數(shù)讀入，檢查控制設(shè)備是否處于初始工作狀態(tài), 確定選擇開(kāi)關(guān)“自動(dòng)/手動(dòng)”的狀態(tài)。手動(dòng)程序主要作為灌裝機(jī)檢測(cè)各個(gè)位置及調(diào)整位置要求時(shí)備用。自動(dòng)控制程序是軟件中最重要的部分，當(dāng)系統(tǒng)具備自動(dòng)初始條件后，按下啟動(dòng)按鈕，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)，循環(huán)結(jié)束時(shí)各控制點(diǎn)回到各自的初始位置。分子篩灌裝機(jī)工藝流程如圖2所示，根據(jù)工藝流程，利用臺(tái)達(dá)PLC編程軟件WPL2.11就可很方便地設(shè)計(jì)出梯形圖控制程序。

圖2 分子篩灌裝機(jī)工藝流程圖

5 觸摸屏界面設(shè)計(jì)

觸摸屏界面主要設(shè)計(jì)了登錄、主操作、手動(dòng)操作、監(jiān)控和報(bào)警履歷顯示等界面。登錄界面要求操作員工登錄前輸入密碼；主操作界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、手/自動(dòng)切換、中英文切換等操作；手動(dòng)操作界面利用觸摸鍵豐富而靈活多樣的功能設(shè)置，對(duì)設(shè)備各部件直接進(jìn)行起動(dòng)、停機(jī)控制；監(jiān)控和故障顯示界面對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及故障狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。利用臺(tái)達(dá)screenEditor編程軟件設(shè)計(jì)的分子篩灌裝機(jī)主操作界面如圖3所示。

圖3 分子篩灌裝機(jī)主操作界面

6 結(jié)束語(yǔ)

以臺(tái)達(dá)PLC和觸摸屏為核心的分子篩灌裝機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行證明，整個(gè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作方便，監(jiān)控功能完善，自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率顯著提高，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。

[1] 鄭立新.中空玻璃在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,(13):7.

[2] 邱永忠.中空玻璃在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].上海建材,2009,(2):15-17.

[3] 張偉.簡(jiǎn)析中空玻璃的加工工藝流程[J].中國(guó)建筑,2002,(5):51-52.

[4] DELTA.DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)程序篇,2005.

[5] DELTA.DOPA系列人機(jī)界面應(yīng)用技術(shù)手冊(cè),2005.