觸摸屏在喂線機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭宇

（黑龍江省機(jī)械科學(xué)研究院，哈爾濱 150040）

1 喂線機(jī)控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的控制要求

喂線機(jī)的工作過(guò)程如圖1所示，它是將合金芯線送入喂線機(jī)機(jī)體主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，將其夾緊，通過(guò)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)合金芯做直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)管引出投放到鋼水包深處，實(shí)現(xiàn)鋼的提純，煉制優(yōu)質(zhì)鋼。

圖1 喂線機(jī)工作過(guò)程示意圖

對(duì)此喂線機(jī)，有如下控制要求：1）喂線機(jī)在啟動(dòng)前，系統(tǒng)內(nèi)必須有壓力，如果強(qiáng)行啟動(dòng)，會(huì)損害機(jī)械部件。2）控制系統(tǒng)具有手動(dòng)操作系統(tǒng)、自動(dòng)操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程自助操作系統(tǒng)。3）控制系統(tǒng)可預(yù)制喂線機(jī)工作速度、喂線長(zhǎng)度。4）觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控喂線機(jī)工作狀態(tài)，具有自診斷功能。5）系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可緊急停車(chē)。6）系統(tǒng)具有自動(dòng)退線功能。

1.2 控制系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)工作時(shí)，觸摸屏由待機(jī)畫(huà)面切換到所實(shí)現(xiàn)的控制功能畫(huà)面，將喂線機(jī)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的功能、實(shí)現(xiàn)功能產(chǎn)生的過(guò)程值、連接的PLC的故障都顯示在觸摸屏畫(huà)面上，切換觸摸屏的畫(huà)面，監(jiān)視控制系統(tǒng)其他功能的實(shí)現(xiàn)。觸摸屏通過(guò)MPI網(wǎng)與PLC之間進(jìn)行通訊，將觸摸屏上預(yù)先設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)值傳輸給PLC，PLC采集工作現(xiàn)場(chǎng)各部分的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)掃描預(yù)先編寫(xiě)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能，同時(shí)，將工作狀態(tài)信息反饋給觸摸屏，從而實(shí)現(xiàn)控制喂線機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)喂線機(jī)的工作狀態(tài)及故障。喂線機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 喂線機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)的硬件配置

2.1 控制系統(tǒng)硬件的選型

1）PLC的選型。根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的控制功能的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，選用西門(mén)子S7-300系列314C-2DP緊湊型可編程序控制器，該機(jī)程序容量為48K，內(nèi)置有24點(diǎn)數(shù)字量輸入和16點(diǎn)數(shù)字量輸出，4路模擬量輸入、2路模擬量輸出及1路附加輸入，能夠滿足系統(tǒng)被控對(duì)象的要求。

2）觸摸屏的選型。系統(tǒng)采用西門(mén)子TP177A型觸摸屏，PLC與觸摸屏之間利用MPI網(wǎng)進(jìn)行通訊。觸摸屏程序的編寫(xiě)使用專(zhuān)門(mén)的組態(tài)工具SIMATIC WinCC，SIMATIC WinCC 1996年進(jìn)入工控組態(tài)軟件市場(chǎng)，被美國(guó)雜志稱為最優(yōu)的HMI軟件。

3 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

3.1 PLC軟件的設(shè)計(jì)

SIMATIC S7-300系列的314C-2DP緊湊型PLC在其專(zhuān)用的STEP7編程軟件環(huán)境下進(jìn)行編程，然后通過(guò)專(zhuān)用的通訊電纜下載到PLC中，實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的控制功能。PLC程序流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能流程圖

圖4 觸摸屏畫(huà)面設(shè)置示意圖

3.2 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)

觸摸屏是人機(jī)交互設(shè)備，通過(guò)SIMATIC WinCC flexible組態(tài)軟件編寫(xiě)出多種畫(huà)面，包括主畫(huà)面、預(yù)制畫(huà)面、控制畫(huà)面、監(jiān)控畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面共5個(gè)畫(huà)面，具體框圖如圖4所示。其中主畫(huà)面為待機(jī)畫(huà)面；預(yù)制畫(huà)面用來(lái)設(shè)置喂線長(zhǎng)度和速度；控制畫(huà)面設(shè)置了實(shí)現(xiàn)各種功能的控制按鈕，操作人員可根據(jù)預(yù)實(shí)現(xiàn)的功能而選擇相應(yīng)的按鈕按下；監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)及工作過(guò)程值；報(bào)警畫(huà)面顯示歷史和當(dāng)前的故障信息。

4 結(jié)語(yǔ)

將觸摸屏應(yīng)用于被控對(duì)象為喂線機(jī)PLC的控制系統(tǒng)中，使觸摸屏與PLC聯(lián)合使用，節(jié)省了如按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器等硬元件，通過(guò)組態(tài)軟件將整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)都集中在觸摸屏上顯示，便于觀察，自動(dòng)記錄，且觸摸屏體積較小，安裝方便，便于維護(hù)，成本也較低。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有一定的靈活性。