基于PLC和觸摸屏的XUV-5000光固化爐控制系統(tǒng)

王建雄，劉永立

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原 030024)

固化爐是用于灌液后對(duì)ITO(Indium-Tin Oxide)玻盒灌液口UV膠的固化。UV紫外光是一種先進(jìn)的光學(xué)能源，其作用是利用UV光與UV感光涂料聚合照射的反應(yīng)，使其UV涂料在瞬息之間完成干燥、固化的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

本控制系統(tǒng)采用三菱公司FX1N PLC作為上位機(jī)，配以EasyView的MT06S觸摸屏，二者通過RS-485接口互連，傳輸速率通常選擇115 200 bps，8位偶校驗(yàn)，1位停止位。RS-485的PLC站號(hào)為0，觸摸屏端通信口為COM 1。觸摸屏的監(jiān)控及參數(shù)設(shè)置界面在計(jì)算機(jī)上使用配套的EasyBuilder編程軟件進(jìn)行編制，通過這些圖形和圖形按鈕實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和動(dòng)作控制。

系統(tǒng)中，觸摸屏用來(lái)對(duì)PLC發(fā)出操作命令，再由PLC根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在其中的控制程序發(fā)出控制信號(hào)，來(lái)控制各個(gè)氣缸和電機(jī)的動(dòng)作。傳感器用于采集一些動(dòng)作狀態(tài)，電磁閥用于驅(qū)動(dòng)氣缸的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)方向。固化前用觸摸屏打開UV燈，選擇固化中UV燈要停止的位置，然后根據(jù)自動(dòng)或手動(dòng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)固化過程的操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，整機(jī)設(shè)備外觀見圖2。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 設(shè)備外觀

2 觸摸屏界面設(shè)計(jì)

本設(shè)備觸摸屏由4個(gè)界面組成，首頁(yè)、自動(dòng)模式、手動(dòng)模式和提示信息。為了便于操作，4個(gè)介面之間可以隨意切換。

2.1 首頁(yè)設(shè)計(jì)

本界面顯示了本設(shè)備的銘牌、型號(hào)、外觀和各個(gè)界面切換按鈕，使操作人員對(duì)本設(shè)備有個(gè)大概認(rèn)識(shí)（見圖3）。

2.2 自動(dòng)模式界面設(shè)計(jì)

在“自動(dòng)模式界面”上，設(shè)計(jì)有對(duì)自動(dòng)操作全過程的監(jiān)控指示燈，隨時(shí)監(jiān)控自動(dòng)過程中的各個(gè)動(dòng)作。“啟動(dòng)”按鈕打開將開啟PLC中的自動(dòng)操作程序，等待自動(dòng)操作的開始。“半藍(lán)曝光”按鈕控制自動(dòng)或手動(dòng)操作中曝光位置是否滿藍(lán)具。“UV燈”按鈕控制UV燈的開關(guān)（見圖4）。

圖3 首頁(yè)界面

圖4 自動(dòng)模式界面

2.3 手動(dòng)模式界面設(shè)計(jì)

在“手動(dòng)模式”界面上，設(shè)計(jì)有設(shè)備各個(gè)動(dòng)作和條件的控制按鈕，觸動(dòng)按鈕控制相應(yīng)的動(dòng)作單位，其中“半藍(lán)曝光”和“UV燈”按鈕的設(shè)計(jì)等同于“自動(dòng)模式”界面（見圖5）。

圖5 手動(dòng)模式界面

2.4 提示信息界面設(shè)計(jì)

“提示信息”界面，主要用于報(bào)警提示。不管手動(dòng)或自動(dòng)操作，該界面所顯示的內(nèi)容會(huì)提示操作人員正在進(jìn)行的操作，或者誤操作。當(dāng)操作不當(dāng)時(shí)，該界面會(huì)顯示報(bào)警信息，并伴有蜂鳴聲，引起現(xiàn)場(chǎng)人員的注意，排除故障（見圖6）。

圖6 提示信息界

該界面所顯示的所有內(nèi)容，在“自動(dòng)模式”界面和“手動(dòng)模式”界面的頂端，都有滾動(dòng)的信息條，以便操作人員隨時(shí)了解操作過程中存在的問題。

3 PLC控制程序設(shè)計(jì)注意點(diǎn)

XUV-5000光固化爐自動(dòng)流程圖如圖7所示。

PLC自動(dòng)過程控制程序嚴(yán)格按照?qǐng)D7所示自動(dòng)流程圖編寫。UV固化設(shè)備需要用到大功率UV燈對(duì)ITO玻盒照射，UV光一旦大量泄露，將破壞周圍環(huán)境，產(chǎn)生大量臭氧，同時(shí)人體暴露在如此強(qiáng)的UV光下，會(huì)燒傷皮膚，更甚至使皮膚細(xì)胞產(chǎn)生變異。這就需要在各個(gè)動(dòng)作之間運(yùn)用互鎖盒連鎖程序，來(lái)控制UV燈不直接暴露在環(huán)境中。具體如下：

當(dāng)UV燈打開，且UV燈快門開啟時(shí)，不能打開腔體門；

圖7 自動(dòng)流程圖

當(dāng)UV燈打開，且腔體門開啟時(shí)，不能打開UV燈快門；

當(dāng)UV燈關(guān)閉時(shí)，所有動(dòng)作都能進(jìn)行。

4 本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方式的優(yōu)勢(shì)比較

我國(guó)液晶顯示器生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)，大多數(shù)已有的UV光固化爐采用傳統(tǒng)的操作面板，用大量按鈕和指示燈手動(dòng)操作，操作繁瑣，可靠性不高，更談不上自動(dòng)化程度。介于這種情況，XUV-5000光固化爐的研制，采用PLC控制系統(tǒng)配以觸摸屏人機(jī)界面，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化。更主要的是，PLC控制程序的編寫，可消除誤操作對(duì)設(shè)備盒環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。

照射工藝的改進(jìn)是本UV光固化爐的又一優(yōu)點(diǎn)。舊式UV光固化爐采用傳送帶，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)傳送帶，將待固化ITO玻盒藍(lán)具放在傳送帶送入爐體內(nèi)。在開門將藍(lán)具送入爐體時(shí)，UV光會(huì)大量外泄，破壞環(huán)境。XUV-5000光固化爐采用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)UV燈罩掃描式照射ITO玻盒，用一支較大功率UV燈管。XUV-5000光固化爐使用了燈罩快門盒爐體門，PLC對(duì)其有序連鎖的動(dòng)作控制，有效地降低了UV光的外泄，對(duì)人體和環(huán)境起到一定的防護(hù)作用。

5 總 結(jié)

本設(shè)備屬于升級(jí)型設(shè)備，在原有UV固化設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了PLC控制器和觸摸屏人機(jī)界面，大大提高了設(shè)備的整機(jī)性能和自動(dòng)化程度。PLC和觸摸屏配合使用，觸摸屏取代了傳統(tǒng)控制面板，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，改善PLC控制系統(tǒng)的操作性能，設(shè)計(jì)更加人性化。與上位工控機(jī)構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有體積小、功耗低、投資少、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

筆者參與開發(fā)該UV固化設(shè)備，主持設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)。在此，向在工作中給予極大幫助和對(duì)論文編寫給予指導(dǎo)的馮彬主任和金美華工程師、張建軍副主任表示衷心的感謝。

[1]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].北京：科學(xué)出版社，2001

[2]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003