用PLC做控制系統(tǒng)核心，成本較低，穩(wěn)定性很高，程序編寫調(diào)試方便，但PLC在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便，需要對編程非常熟悉的專業(yè)人員進行操作。并且，要想直觀地了解生產(chǎn)過程和監(jiān)控信號的動態(tài)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(tǒng)。因此，本系統(tǒng)采用觸摸屏與PLC通信，共同組成生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。
在橡塑機械生產(chǎn)制造業(yè)，生產(chǎn)現(xiàn)場情況復雜，油污多，普通的工業(yè)觸摸屏的穩(wěn)定性很難保證。LEODO人機界面是由32位嵌入式微處理器、操作系統(tǒng)和組態(tài)軟件構(gòu)成的新穎的人機界面產(chǎn)品，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，安全可靠，可廣泛應用于生產(chǎn)過程設(shè)備的操作和數(shù)據(jù)顯示，它與傳統(tǒng)的人機界面相比又增添了信息處理和網(wǎng)絡功能。LEODO人機界面，功耗低，溫升小，熱穩(wěn)定性相對較高，并且不怕遇到斷電情況。
在工業(yè)測控軟件中，組態(tài)軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口，實時趨勢曲線等功能。并可運用PC機豐富的軟硬件資源進行二次開發(fā)，方便地生成各種報表，為應用程序的開發(fā)提供了十分方便的平臺，因此它在工業(yè)控制中運用越來越廣泛。
在本系統(tǒng)中，利用ET組態(tài)軟件構(gòu)成監(jiān)控畫面。通過串行口與PLC進行通信，這樣可實現(xiàn)對各種信號的監(jiān)測以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理。
二、系統(tǒng)配置
本控制系統(tǒng)由48路開關(guān)量和8路模擬量組成，人機界面與西門子200系列PLC通過人機界面上的串口COM1連接實現(xiàn)通信，PLC與變頻器進行通信。系統(tǒng)整體配置如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)配置圖
在ET組態(tài)軟件中定義了串口類設(shè)備S7200PLC，串口號為COM1。設(shè)備定義結(jié)束后，定義62個I/O實型變量，分別與PLC寄存器V連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。
三、系統(tǒng)特點
本系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控顯示功能。對于來自現(xiàn)場的三輥(上，中，下輥)主機狀態(tài)，主機電流，主機速度，導開，卷取，冷卻，貼合，喂料，擺料狀態(tài)和速度等信號，進行實時監(jiān)控，通過數(shù)值或圖形來實時反映生產(chǎn)現(xiàn)場的信號變化情況。系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)運算、保存及打印等功能。可將結(jié)果按照制定的格式保存到ET組態(tài)軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中，也可以將數(shù)據(jù)傳送到外部通用數(shù)據(jù)庫中，用戶可利用歷史曲線形式查詢數(shù)據(jù)，并打印查詢結(jié)果。
系統(tǒng)可通過加密、設(shè)定用戶權(quán)限等形式對一些操作進行限制，只要用戶定義了記錄報警和事件文件，系統(tǒng)將自動記錄操作員的操作過程。
LEODO人機界面內(nèi)置Windows 操作系統(tǒng)，它是一種緊湊，高效，可伸縮的操作系統(tǒng)，主要面向各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。Windows 繼承傳統(tǒng)Windows 系統(tǒng)的風格，具有多線程，多任務，完全搶占式的特點。專為嚴格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計。其內(nèi)嵌的ET組態(tài)軟件可讀取PLC監(jiān)測到的設(shè)備運行狀態(tài)、模擬量采樣數(shù)據(jù)等信息，根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)，在屏幕上動態(tài)顯示整個系統(tǒng)的運行情況、包括速度，浮輥位置，電流等。一旦有故障發(fā)生，系統(tǒng)就會顯示報警畫面，并向PLC發(fā)出相應動作指令，保存并記憶故障發(fā)生的時間、原因等原始數(shù)據(jù)。
四、畫面功能介紹
在ET組態(tài)軟件中編制系統(tǒng)的組態(tài)界面。根據(jù)本系統(tǒng)的特點及實際使用情況，界面設(shè)計由系統(tǒng)生產(chǎn)線流程、配方、浮輥指示、主機狀態(tài)、主機電流、主機速度、急停指示、卷取、導開、貼合、冷卻、喂料、擺料及登陸標題欄等13個畫面組成。
1. 生產(chǎn)線流程圖
從流程圖上可觀察生產(chǎn)過程，主要運行參數(shù)及輸出控制參數(shù)。如圖2所示。
圖2 生產(chǎn)線流程圖
在主畫面上，完成了對其他分畫面的調(diào)用，即可以具體查看生產(chǎn)線各個設(shè)備的運行情況。
在系統(tǒng)開始運行后，ET組態(tài)軟件讀取PLC監(jiān)測到的三輥壓延生產(chǎn)線的運行狀態(tài)、控制電機各變頻器等的信息，根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)，在屏幕上動態(tài)顯示整個三輥生產(chǎn)線的運行情況、包括整個系統(tǒng)的浮輥位置、模擬量示值、實時趨勢曲線等，系統(tǒng)以數(shù)值及曲線兩種方式反映數(shù)據(jù)的變化，LEODO人機界面內(nèi)置硬盤，使得觸摸屏在畫面顯示的同時還可以保存歷史數(shù)據(jù)，方便了現(xiàn)場應用，并可以定時、實時打印數(shù)據(jù)或者整個畫面。
2. 主機電流，速度和狀態(tài)圖
主機的狀態(tài)由三個畫面共同描述。
3. 配方畫面
在監(jiān)控組態(tài)軟件中，配方就是一個二維參數(shù)表，行表示變量的一組取值，列表示一組配方，即各變量的一種取值組有.可以通過名稱訪問已經(jīng)定義好的配方，也可以在線修改，定制新配方，保存下載.對同一個生產(chǎn)過程可以通過改變其配方來生產(chǎn)不同批號的產(chǎn)品。
圖4 配方界面
4. 急停指示
急停和報警畫面，見下圖。
圖5 急停指示畫面
當有報警發(fā)生時，會自動彈出報警系統(tǒng)對話框。
5. 卷取畫面
卷取、導開，貼合，冷卻，接取、擺料、喂料等畫面設(shè)置相同。它們都是由卷徑，電流和實際速度實時趨勢曲線和離散數(shù)值描述的。
圖6 卷取畫面
每幅畫面都有設(shè)置用戶登陸權(quán)限的標題欄，畫面隨時顯示登陸用戶名及用戶登陸權(quán)限， 加強系統(tǒng)的安全性?！?
五、系統(tǒng)調(diào)試及運行情況
根據(jù)不同的設(shè)備可反復調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的配置使之達到最佳工作狀態(tài)，因為不同的設(shè)備對采集速率有不同的要求。重要的控制功能由穩(wěn)定可靠的PLC 去完成，當操作臺發(fā)生故障時，不會影響控制，進而不會影響生產(chǎn)。制作HMI畫面時，一定要符合用戶的操作需求和習慣。
一年來的實際應用結(jié)果表明，采用LEODO人機界面，簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了許多功能，通過了用戶苛刻的檢驗。ET組態(tài)軟件能方便的實現(xiàn)復雜友好圖形界面的編制，其本身與I/O設(shè)備通訊程序構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，不需工程人員自行編制設(shè)備的通訊程序，這種方式既保證了運行系統(tǒng)的高效率，也方便了工程應用，是一種簡便高效的工程應用系統(tǒng)。本監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控性，有效的降低了生產(chǎn)成本，達到了預期的控制效果，為設(shè)備的安全、穩(wěn)定和長期運行發(fā)揮了很大的作用。
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