GP2600在ZL22D型纖維濾棒成型機組中的應(yīng)用

圖1 纖維濾棒成型機組控制和傳動系統(tǒng)

圖2 纖維濾棒成型機的工作原理示意圖

    【摘要】本文介紹了Digital公司的GP2600人機界面在ZL22D型纖維濾棒成型機組中的應(yīng)用，對畫面的結(jié)構(gòu)和編程的軟件進行了詳細的介紹。
    【關(guān)鍵詞】人機界面 GP2600

    ZL22D型纖維濾棒成型機組是卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)卷煙濾棒時所用的設(shè)備。原有的人機界面（HMI）色彩相對較少，顯示屏幕較小，內(nèi)存空間的狹小和緩慢的運算速度，已經(jīng)不太適應(yīng)新形勢的要求。為此，我們在設(shè)計新的ZL22D型纖維濾棒成型機組時，決定改進機組的人機界面設(shè)計。

一、ZL22D型纖維濾棒成型機組簡介

    為明確GP2600與系統(tǒng)的關(guān)系，簡單介紹一下ZL22D型纖維濾棒成型機組及其相關(guān)概念。
    1.系統(tǒng)基本框架圖
    ZL22D型纖維濾棒成型機組的控制、顯示和傳動系統(tǒng)采用了Lenze公司的伺服系統(tǒng)、Digital公司的HMI和Siemens公司的PLC，它們分別通過MPI和PROFIBUS-DP總線進行通訊與控制。其基本框架圖如圖1所示。
    2．機組運行原理
    ZL22D型纖維濾棒成型機組通過對絲束進行二次開松、增塑劑添加、卷制成形、刀盤切斷和排列裝盤生產(chǎn)濾棒。其運行過程如圖2所示。
    3.相關(guān)名詞
    PROFIBUS總線。PROFIBUS是PROCESS FIELD BUS的縮寫，這是一種國際性的開放式現(xiàn)場總線標準，即EN50170歐洲標準。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三個兼容版本。
    PLC。PLC是Programming Logical Controller的縮寫，中文含義是“可編程邏輯控制器”。PLC是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、智能化控制的控制單元，具有抗干擾能力強、不易出錯、安全可靠、運行時間長等優(yōu)點。

二、GP2600

    GP系列觸摸式工業(yè)圖形顯示器是一種人機界面，它代替了傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器，可用于參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲，并以曲線、動畫等形式描繪自動化控制的過程，并可簡化PLC的控制程序。
    GP2600是Digital公司較新的一代產(chǎn)品。在色彩方面，它提供了256色、無閃爍的真色彩模式和64色、三種閃爍效果的仿真色彩模式；在尺寸方面，其大小為317mm×243mm，有效顯示大小為246mm×184.5mm；在色素方面，其像素為800×600；在字體方面，它支持Windows系統(tǒng)提供的所有字體。
    GP2600主要有三個作用。一是監(jiān)視。以數(shù)據(jù)、曲線、圖形、動畫等各種形式來反映PLC的內(nèi)部狀態(tài)和存儲器數(shù)據(jù)，從而直觀反映工業(yè)控制系統(tǒng)的流程和走向。二是控制?？梢酝ㄟ^觸摸來改變PLC內(nèi)部狀態(tài)位和存儲器數(shù)值，從而參與過程控制。三是數(shù)據(jù)處理。通過標準的大容量CF卡存儲配方數(shù)據(jù)、實時采樣的數(shù)據(jù)和歷史報警信息。還可以在不增加成本的情況下接入工廠現(xiàn)有的局域網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機器的遠程監(jiān)控。

三、圖形界面

    目前比較流行的幾種圖形界面的連接模式及其特點如下：
    1.環(huán)形連接。環(huán)形連接是一種比較簡單的連接方式。多幅畫面依次連接成一個環(huán)形。在這個環(huán)中，每兩幅畫面之間的連接可以是單向連接，也可以是雙向連接。這種環(huán)形連接模式常用于較少畫面、畫面之間無主次關(guān)系的設(shè)計。
環(huán)形連接模式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易編制。然而在數(shù)量較多畫面的時候，其編制的工作量雖然不大，但對于操作人員的畫面切換操作就很繁瑣。
    2.星形連接。星形連接也是一種比較簡單的連接方式。在這種連接模式下，有一幅畫面是中心畫面，其他畫面都與這幅畫面有雙向連接關(guān)系，而非中心畫面之間沒有連接關(guān)系。這種星形連接常用于較少畫面、畫面之間存在主次關(guān)系的設(shè)計。
    星形連接模式的優(yōu)點是畫面切換比較簡單，任何兩幅畫面只需兩次操作就可以實現(xiàn)切換，同時編程也比較方便。缺點是如果畫面比較多時，中心畫面顯得比較凌亂，容易造成中心畫面的臃腫。
    3.樹形連接。樹形連接是一種按種類分成不同分支的連接方式。在這種模式下所有畫面按照一定的邏輯關(guān)系被分成不同分支，從而實現(xiàn)雙向連接。如果畫面之間沒有邏輯關(guān)系或者不處于同一分支下，它們之間就沒有任何連接。
    這種連接方式的優(yōu)點是操作人員易操作、主次關(guān)系分明。進入某個特定畫面時，只要明白它的邏輯關(guān)系，并按邏輯路線就可以很快切換完成。缺點是對于不明白其邏輯關(guān)系的新手來說操作比較困難，對編程人員的要求也比較高。
    4.網(wǎng)形連接。網(wǎng)形連接實際上是環(huán)形連接的改進連接方式。它的畫面并沒有主次之分。在這種模式下所有的畫面兩兩之間都有雙向連接關(guān)系。
    這種連接方式的優(yōu)點是它方便了環(huán)形連接的畫面切換。但是它的缺點也在于此，多連接方式對于編程人員的要求非?？量?，特別是畫面很多時其編制的工作量很大。
    5.復(fù)合連接。復(fù)合連接實際上就是以上任意兩種或者兩種以上的連接模式共同在一組畫面中使用的連接方式。
    其優(yōu)點是可以結(jié)合不同連接模式的優(yōu)點，例如網(wǎng)形連接和樹形連接的結(jié)合就可以使畫面既具有比較好的邏輯性，也可以實現(xiàn)畫面之間的快速切換，達到單種連接所不能達到的效果。

四、人機界面設(shè)計

    GP2600人機界面與PLC直接連接，它的存儲器就當成PLC的擴展存儲器。因此，PLC不需要設(shè)定硬件組成。
    1.硬件環(huán)境。Pro-face的要求不高，只需要一個24V/2A的直流電源和人機界面本身。另外，為了與PLC通訊，選擇MPI接口的RS232C串行連接的方式，最高速率為187.5kb/s。
    2.軟件環(huán)境。編程上，按GP7.2系統(tǒng)要求，在PLC劃出20個16位的字地址實現(xiàn)PLC與人機界面之間的系統(tǒng)通訊需求。
    3.結(jié)構(gòu)選擇。經(jīng)過綜合考慮，我們決定采用復(fù)合連接模式。具體來說，整組畫面以樹形結(jié)構(gòu)作為主要編制方式。因為在我國，一般操作人員使用機組的習慣是通過邏輯關(guān)系進行操作的。同時，為避免相同分支中畫面無法切換，同一分支下的畫面采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。另外，考慮到快速返回的需要，在所有畫面上配有返回首頁的按鍵，因而采用星形結(jié)構(gòu)。在一些報警畫面上，增加它們可以獨立彈出報警、故障解除后自動返回前一頁的功能。這樣一來，既可以非常直觀地反映出控制的邏輯關(guān)系，又可以方便同一分支下畫面的切換，實現(xiàn)了快速返回首頁的功能。但是，這樣也使得畫面之間的連接復(fù)雜，給編程和糾錯帶來一定的困難。
    新的控制、顯示和傳動系統(tǒng)全面提高了ZL22D纖維濾棒成型機組的總體性能，控制功能得到完善和提升。GP2600的應(yīng)用更增強了人機界面的可操作性。為滿足卷煙工業(yè)企業(yè)信息集成化和網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集的需要，GP2600可以通過數(shù)據(jù)共享和遠程監(jiān)控，配合S7-300，PLC的數(shù)據(jù)采集端口可實現(xiàn)卷煙工業(yè)企業(yè)全自動化生產(chǎn)。

    【作者簡介】陳冰茹，現(xiàn)任職于上海煙草機械有限責任公司客戶中心，主要從事設(shè)備現(xiàn)場裝配工作。