KINCO觸摸屏在模塊化柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱亞紅

（1.重慶市工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用服務(wù)工程技術(shù)研究中心，重慶 402160；2.重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)器人中心，重慶 402160）

KINCO觸摸屏在模塊化柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱亞紅1，2

（1.重慶市工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用服務(wù)工程技術(shù)研究中心，重慶 402160；2.重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)器人中心，重慶 402160）

文章基于KINCO觸摸屏的組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)了模塊化柔性制造系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的模塊化柔性制造系統(tǒng)各站運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而為維修和故障診斷提供了多方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。

觸摸屏；PLC；監(jiān)控

組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法來完成工程中某一具體任務(wù)的過程。目前組態(tài)軟件被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。組態(tài)軟件依據(jù)自身的過程數(shù)據(jù)庫，下連各種硬件設(shè)備，并通過動(dòng)態(tài)人機(jī)界面將采集處理的數(shù)據(jù)展現(xiàn)給用戶，或者傳遞給其他應(yīng)用程序。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，由于其預(yù)先提供了各種常用組件和相關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，一方面將監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度大為降低，開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)的時(shí)間大為縮短，另一方面，由于可以自由連接多種設(shè)備，用戶可以依據(jù)需要設(shè)計(jì)出成本最優(yōu)的工程。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際，選擇步科觸摸屏ET070對(duì)模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，同時(shí)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

1 模塊化柔性制造系統(tǒng)介紹

現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備（自動(dòng)生產(chǎn)線）的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，集機(jī)械技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中。

模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上安置上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、裝配站、安裝搬運(yùn)站和立體倉庫站六個(gè)工作站，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳感器檢測(cè)和步進(jìn)電機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。

聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)整體運(yùn)行采用的是順序控制結(jié)構(gòu)，即每個(gè)工件由供料開始到入庫結(jié)束，按照順序逐步完成。其流程為供料——搬運(yùn)——加工——安裝搬運(yùn)——裝配——入庫。各站之間工作流程圖如圖1所示。

圖1 模塊化柔性制造系統(tǒng)各站間工作流程圖

2 模塊化柔性制造系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)的主站采用西門子CPU S7-314 PLC（10點(diǎn)輸入14點(diǎn)輸出，輸入電源DC 24V），五個(gè)從站選用西門子CPU226 PLC（24點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出，輸入電源DC 24V）。

HMI人機(jī)界面采用上海步科ET070觸摸屏，人機(jī)界面與PLC之間通訊協(xié)議采用西門子的PPI協(xié)議。硬件組態(tài)圖如圖2所示。

圖2 模塊化柔性制造系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖

3 HMI設(shè)計(jì)過程

3.1 HMI硬件組態(tài)過程

選擇Kinco HMIware組態(tài)軟件，在菜單[文件]中新建工程。再在元件庫窗口中選擇通訊方式，選中所需并拖入到工程結(jié)構(gòu)窗口即可完成。然后在元件庫窗口中選擇硬件的HMI型號(hào)，將其拖入工程結(jié)構(gòu)窗口（本項(xiàng)目選擇的型號(hào)為ET070）。同時(shí)在元件庫窗口中選擇硬件的PLC型號(hào)（本項(xiàng)目選擇的型號(hào)為 Siments s7 300/400（PC Adater Direct）），將其拖入工程結(jié)構(gòu)窗口，最后在工程結(jié)構(gòu)窗口中適當(dāng)移動(dòng)PLC與HMI位置，按照物理連線端口接線，分別拉動(dòng)HMI和PLC，如果不斷開就表示HMI硬件組態(tài)成功，如圖3所示。

圖3 HMI與PLC硬件組態(tài)圖

在組態(tài)軟件中，雙擊ET070觸摸屏，在HMI屬性框中設(shè)置串口0的參數(shù)，由于硬件選擇的是RS232通信線，故設(shè)置通信類型為RS232，同時(shí)選擇波特率19200bit/s，奇校驗(yàn)，停止位為2。

3.2 HMI主界面設(shè)計(jì)

在工程結(jié)構(gòu)窗口中的HMI0中，選中主界面，再在元件庫窗口中選擇功能鍵，分別放置聯(lián)網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行和分站調(diào)試運(yùn)行功能鍵。運(yùn)行后主界面如圖4所示。

圖4 主界面運(yùn)行圖

3.3 HMI聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行（自動(dòng)運(yùn)行）界面設(shè)計(jì)

聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行即觸摸屏同時(shí)控制六個(gè)站的上電、復(fù)位、啟動(dòng)和停止等過程。

根據(jù)模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)實(shí)體的控制面板有8個(gè)按鈕（開始按鈕、復(fù)位按鈕、特殊按鈕、手/自按鈕、單/聯(lián)按鈕、停止按鈕、上電按鈕和急停按鈕。其中，開始按鈕、復(fù)位按鈕、上電按鈕為帶燈按鈕），可分析出具體通信I/0口，定義數(shù)據(jù)庫變量，在工程結(jié)構(gòu)窗口中，添加聯(lián)網(wǎng)調(diào)試組態(tài)窗口，同時(shí)在元件庫窗口的PLC原件中分別選擇位狀態(tài)指示燈和位狀態(tài)切換開關(guān)元件，進(jìn)行動(dòng)畫連接。實(shí)物控制面板圖和組態(tài)后圖分別如圖5、圖6所示。

圖5 控制面板實(shí)物圖

圖6 HMI組態(tài)后圖

3.4 手動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

（1）手動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)總界面設(shè)計(jì)。模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)分六個(gè)站，手動(dòng)控制即運(yùn)行時(shí)單獨(dú)運(yùn)行其中一站，不進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，故在設(shè)計(jì)界面時(shí)，需設(shè)計(jì)一個(gè)手動(dòng)運(yùn)行控制時(shí)總界面用作單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的各站之間的切換。方法同主界面設(shè)計(jì)過程，運(yùn)行結(jié)果如圖7所示。

圖7 手動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)總界面切換圖

（2）手動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)單站界面設(shè)計(jì)。在工程結(jié)構(gòu)窗口中，分別添加上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和立體倉庫站組態(tài)窗口，同時(shí)在每個(gè)界面分別放置位狀態(tài)指示燈和位狀態(tài)切換開關(guān)元件，并進(jìn)行動(dòng)畫連接。六站組態(tài)后圖分別如圖8所示。

圖8 六站各站組態(tài)圖

4 調(diào)試與總結(jié)

PLC下載運(yùn)行程序后，打開計(jì)算機(jī)的組態(tài)軟件運(yùn)行窗口，對(duì)組態(tài)好的畫面進(jìn)行編譯，下載，進(jìn)行調(diào)試。如果窗口畫面上的按鈕盒指示燈的動(dòng)態(tài)變化速度與PLC的控制過程保持同步，說明PLC程序編寫正確，組態(tài)過程設(shè)置合理，否則應(yīng)檢查PLC程序和組態(tài)設(shè)置。同時(shí)組態(tài)調(diào)試過程中，密切觀察，如有特殊情況，請(qǐng)按急停按鈕。運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常，動(dòng)畫效果良好。

5 結(jié)語

文章所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了KINCO組態(tài)軟件和PLC控制系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，克服了模塊化柔性制造系統(tǒng)操作繁瑣、工作量大等缺點(diǎn)，取得了較好的效果。同時(shí)，也為KINCO組態(tài)軟件與其他實(shí)際控制系統(tǒng)的結(jié)合提供了非常有價(jià)值的參考。

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[3]張金姣.基于組態(tài)技術(shù)的PLC電廠輸煤控制系統(tǒng)的仿真[J].2009，（8）.

[4]陸葉.基于RobotStudio的機(jī)器人柔性制造生產(chǎn)線的仿真設(shè)計(jì)[J].2016，（6）.

重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：163305）。

朱亞紅（1985-），女，陜西咸陽人，碩士，高級(jí)技師，講師，主要研究方向：自動(dòng)控制技術(shù)。