觸摸屏在喂線機控制系統中的應用

郭宇

（黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱 150040）

1 喂線機控制系統

1.1 系統的控制要求

喂線機的工作過程如圖1所示，它是將合金芯線送入喂線機機體主動輪與從動輪之間，將其夾緊，通過輪的轉動帶動合金芯做直線運動，通過導管引出投放到鋼水包深處，實現鋼的提純，煉制優質鋼。

圖1 喂線機工作過程示意圖

對此喂線機，有如下控制要求：1）喂線機在啟動前，系統內必須有壓力，如果強行啟動，會損害機械部件。2）控制系統具有手動操作系統、自動操作系統、遠程自助操作系統。3）控制系統可預制喂線機工作速度、喂線長度。4）觸摸屏實時監控喂線機工作狀態，具有自診斷功能。5）系統出現故障時，可緊急停車。6）系統具有自動退線功能。

1.2 控制系統的工作原理和系統結構

控制系統工作時，觸摸屏由待機畫面切換到所實現的控制功能畫面，將喂線機當前實現的功能、實現功能產生的過程值、連接的PLC的故障都顯示在觸摸屏畫面上，切換觸摸屏的畫面，監視控制系統其他功能的實現。觸摸屏通過MPI網與PLC之間進行通訊，將觸摸屏上預先設定的各項參數值傳輸給PLC，PLC采集工作現場各部分的檢測信號，通過掃描預先編寫的程序來實現相應的控制功能，同時，將工作狀態信息反饋給觸摸屏，從而實現控制喂線機工作，實現實時監測喂線機的工作狀態及故障。喂線機控制系統結構如圖2所示。

圖2 喂線機控制系統結構示意圖

2 系統的硬件配置

2.1 控制系統硬件的選型

1）PLC的選型。根據需要實現的控制功能的要求，結合現場的工作環境，選用西門子S7-300系列314C-2DP緊湊型可編程序控制器，該機程序容量為48K，內置有24點數字量輸入和16點數字量輸出，4路模擬量輸入、2路模擬量輸出及1路附加輸入，能夠滿足系統被控對象的要求。

2）觸摸屏的選型。系統采用西門子TP177A型觸摸屏，PLC與觸摸屏之間利用MPI網進行通訊。觸摸屏程序的編寫使用專門的組態工具SIMATIC WinCC，SIMATIC WinCC 1996年進入工控組態軟件市場，被美國雜志稱為最優的HMI軟件。

3 控制系統軟件的設計

3.1 PLC軟件的設計

SIMATIC S7-300系列的314C-2DP緊湊型PLC在其專用的STEP7編程軟件環境下進行編程，然后通過專用的通訊電纜下載到PLC中，實現PLC控制系統的控制功能。PLC程序流程圖如圖3所示。

圖3 系統功能流程圖

圖4 觸摸屏畫面設置示意圖

3.2 觸摸屏軟件設計

觸摸屏是人機交互設備，通過SIMATIC WinCC flexible組態軟件編寫出多種畫面，包括主畫面、預制畫面、控制畫面、監控畫面、報警畫面共5個畫面，具體框圖如圖4所示。其中主畫面為待機畫面；預制畫面用來設置喂線長度和速度；控制畫面設置了實現各種功能的控制按鈕，操作人員可根據預實現的功能而選擇相應的按鈕按下；監控畫面實時顯示控制系統的工作狀態及工作過程值；報警畫面顯示歷史和當前的故障信息。

4 結語

將觸摸屏應用于被控對象為喂線機PLC的控制系統中，使觸摸屏與PLC聯合使用，節省了如按鈕、轉換開關、時間繼電器等硬元件，通過組態軟件將整個系統的現場數據都集中在觸摸屏上顯示，便于觀察，自動記錄，且觸摸屏體積較小，安裝方便，便于維護，成本也較低。該系統運行穩定、可靠，具有一定的靈活性。