触摸屏在喂线机控制系统中的应用

2015-05-07郭宇

机械工程师 2015年1期

关键词：线机触摸屏选型

郭宇

（黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨 150040）

1 喂线机控制系统

1.1 系统的控制要求

喂线机的工作过程如图1所示，它是将合金芯线送入喂线机机体主动轮与从动轮之间，将其夹紧，通过轮的转动带动合金芯做直线运动，通过导管引出投放到钢水包深处，实现钢的提纯，炼制优质钢。

图1 喂线机工作过程示意图

对此喂线机，有如下控制要求：1）喂线机在启动前，系统内必须有压力，如果强行启动，会损害机械部件。2）控制系统具有手动操作系统、自动操作系统、远程自助操作系统。3）控制系统可预制喂线机工作速度、喂线长度。4）触摸屏实时监控喂线机工作状态，具有自诊断功能。5）系统出现故障时，可紧急停车。6）系统具有自动退线功能。

1.2 控制系统的工作原理和系统结构

控制系统工作时，触摸屏由待机画面切换到所实现的控制功能画面，将喂线机当前实现的功能、实现功能产生的过程值、连接的PLC的故障都显示在触摸屏画面上，切换触摸屏的画面，监视控制系统其他功能的实现。触摸屏通过MPI网与PLC之间进行通讯，将触摸屏上预先设定的各项参数值传输给PLC，PLC采集工作现场各部分的检测信号，通过扫描预先编写的程序来实现相应的控制功能，同时，将工作状态信息反馈给触摸屏，从而实现控制喂线机工作，实现实时监测喂线机的工作状态及故障。喂线机控制系统结构如图2所示。

图2 喂线机控制系统结构示意图

2 系统的硬件配置

2.1 控制系统硬件的选型

1）PLC的选型。根据需要实现的控制功能的要求，结合现场的工作环境，选用西门子S7-300系列314C-2DP紧凑型可编程序控制器，该机程序容量为48K，内置有24点数字量输入和16点数字量输出，4路模拟量输入、2路模拟量输出及1路附加输入，能够满足系统被控对象的要求。

2）触摸屏的选型。系统采用西门子TP177A型触摸屏，PLC与触摸屏之间利用MPI网进行通讯。触摸屏程序的编写使用专门的组态工具SIMATIC WinCC，SIMATIC WinCC 1996年进入工控组态软件市场，被美国杂志称为最优的HMI软件。

3 控制系统软件的设计

3.1 PLC软件的设计

SIMATIC S7-300系列的314C-2DP紧凑型PLC在其专用的STEP7编程软件环境下进行编程，然后通过专用的通讯电缆下载到PLC中，实现PLC控制系统的控制功能。PLC程序流程图如图3所示。

图3 系统功能流程图

图4 触摸屏画面设置示意图

3.2 触摸屏软件设计

触摸屏是人机交互设备，通过SIMATIC WinCC flexible组态软件编写出多种画面，包括主画面、预制画面、控制画面、监控画面、报警画面共5个画面，具体框图如图4所示。其中主画面为待机画面；预制画面用来设置喂线长度和速度；控制画面设置了实现各种功能的控制按钮，操作人员可根据预实现的功能而选择相应的按钮按下；监控画面实时显示控制系统的工作状态及工作过程值；报警画面显示历史和当前的故障信息。