一、行業(yè)背景
用PLC做控制系統(tǒng)核心,成本較低,穩(wěn)定性很高,程序編寫(xiě)調(diào)試方便,但PLC在人機(jī)對(duì)話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便,需要對(duì)編程非常熟悉的專業(yè)人員進(jìn)行操作。并且,要想直觀地了解生產(chǎn)過(guò)程和監(jiān)控信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化必須選擇一個(gè)上位機(jī)來(lái)配合PLC,才能組成較好的自動(dòng)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(jī)械生產(chǎn)制造業(yè),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)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(jī)界面是由32位嵌入式微處理器、WinCE.net操作系統(tǒng)和組態(tài)軟件構(gòu)成的新穎的人機(jī)界面產(chǎn)品,適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,安全可靠,可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備的操作和數(shù)據(jù)顯示,它與傳統(tǒng)的人機(jī)界面相比又增添了信息處理和網(wǎng)絡(luò)功能。LEODO人機(jī)界面,功耗低,溫升小,熱穩(wěn)定性相對(duì)較高,并且不怕遇到斷電情況。
在工業(yè)測(cè)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(huà)面,以動(dòng)畫(huà)方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài),具有報(bào)警窗口,實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等功能。并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟硬件資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),方便地生成各種報(bào)表,為應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)提供了十分方便的平臺(tái),因此它在工業(yè)控制中運(yùn)用越來(lái)越廣泛。
在本系統(tǒng)中,利用ET組態(tài)軟件構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面。通過(guò)串行口與PLC進(jìn)行通信,這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)的監(jiān)測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)關(guān)量和8路模擬量組成,人機(jī)界面與西門子200系列PLC通過(guò)人機(jī)界面上的串口COM1連接實(shí)現(xiàn)通信,PLC與變頻器進(jìn)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(hào)為COM1。設(shè)備定義結(jié)束后,定義62個(gè)I/O實(shí)型變量,分別與PLC寄存器V連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控顯示功能。對(duì)于來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的三輥(上,中,下輥)主機(jī)狀態(tài),主機(jī)電流,主機(jī)速度,導(dǎo)開(kāi),卷取,冷卻,貼合,喂料,擺料狀態(tài)和速度等信號(hào),進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過(guò)數(shù)值或圖形來(lái)實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)變化情況。系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)運(yùn)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(kù)中,也可以將數(shù)據(jù)傳送到外部通用數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)加密、設(shè)定用戶權(quán)限等形式對(duì)一些操作進(jìn)行限制,只要用戶定義了記錄報(bào)警和事件文件,系統(tǒng)將自動(dòng)記錄操作員的操作過(guò)程。
LEODO人機(jī)界面內(nèi)置Windows CE.net 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 CE.net 繼承傳統(tǒng)Windows 系統(tǒng)的風(fēng)格,具有多線程,多任務(wù),完全搶占式的特點(diǎn)。專為嚴(yán)格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計(jì)。其內(nèi)嵌的ET組態(tài)軟件可讀取PLC監(jiān)測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、模擬量采樣數(shù)據(jù)等信息,根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)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(huì)顯示報(bào)警畫(huà)面,并向PLC發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作指令,保存并記憶故障發(fā)生的時(shí)間、原因等原始數(shù)據(jù)。
四、畫(huà)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(diǎn)及實(shí)際使用情況,界面設(shè)計(jì)由系統(tǒng)生產(chǎn)線流程、配方、浮輥指示、主機(jī)狀態(tài)、主機(jī)電流、主機(jī)速度、急停指示、卷取、導(dǎo)開(kāi)、貼合、冷卻、喂料、擺料及登陸標(biāo)題欄等13個(gè)畫(huà)面組成。
1. 生產(chǎn)線流程圖
從流程圖上可觀察生產(chǎn)過(guò)程,主要運(yùn)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(huà)面上,完成了對(duì)其他分畫(huà)面的調(diào)用,即可以具體查看生產(chǎn)線各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況。
在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后,ET組態(tài)軟件讀取PLC監(jiān)測(cè)到的三輥壓延生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)、控制電機(jī)各變頻器等的信息,根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)三輥生產(chǎn)線的運(yùn)行情況、包括整個(gè)系統(tǒng)的浮輥位置、模擬量示值、實(shí)時(shí)趨勢(shì)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(jī)界面內(nèi)置硬盤,使得觸摸屏在畫(huà)面顯示的同時(shí)還可以保存歷史數(shù)據(jù),方便了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,并可以定時(shí)、實(shí)時(shí)打印數(shù)據(jù)或者整個(gè)畫(huà)面。
2. 主機(jī)電流,速度和狀態(tài)圖
主機(jī)的狀態(tài)由三個(gè)畫(huà)面共同描述。
3. 配方畫(huà)面
在監(jiān)控組態(tài)軟件中,配方就是一個(gè)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(guò)名稱訪問(wèn)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(duì)同一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可以通過(guò)改變其配方來(lái)生產(chǎn)不同批號(hào)的產(chǎn)品。
圖4 配方界面
4. 急停指示
急停和報(bào)警畫(huà)面,見(jiàn)下圖。
圖5 急停指示畫(huà)面
當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí),會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警系統(tǒng)對(duì)話框。
5. 卷取畫(huà)面
卷取、導(dǎo)開(kāi),貼合,冷卻,接取、擺料、喂料等畫(huà)面設(shè)置相同。它們都是由卷徑,電流和實(shí)際速度實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和離散數(shù)值描述的。
圖6 卷取畫(huà)面
每幅畫(huà)面都有設(shè)置用戶登陸權(quán)限的標(biāo)題欄,畫(huà)面隨時(shí)顯示登陸用戶名及用戶登陸權(quán)限, 加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性?!?
五、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行情況
根據(jù)不同的設(shè)備可反復(fù)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的配置使之達(dá)到最佳工作狀態(tài),因?yàn)椴煌脑O(shè)備對(duì)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(dāng)操作臺(tái)發(fā)生故障時(shí),不會(huì)影響控制,進(jìn)而不會(huì)影響生產(chǎn)。制作HMI畫(huà)面時(shí),一定要符合用戶的操作需求和習(xí)慣。
一年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,采用LEODO人機(jī)界面,簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了許多功能,通過(guò)了用戶苛刻的檢驗(yàn)。ET組態(tài)軟件能方便的實(shí)現(xiàn)復(fù)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(gè)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(yùn)行系統(tǒng)的高效率,也方便了工程應(yīng)用,是一種簡(jiǎn)便高效的工程應(yīng)用系統(tǒng)。本監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控性,有效的降低了生產(chǎn)成本,達(dá)到了預(yù)期的控制效果,為設(shè)備的安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)揮了很大的作用。