基于Proface觸摸屏的中央監控系統的設計

朱程峰+胡曉麗+邱立松+方伊娜

摘 要：本文介紹了在可編程邏輯控制器（PLC）和觸摸屏（HMI）自動控制的系統基礎上設計的中央監控系統。利用Pro-Server信息傳輸軟件控制每臺設備的啟停；同時直接顯示整條流水線生產過程中的各種狀態及報警信息；并保存到電腦中，以便查詢追溯。該系統穩定、可靠、響應速度快，可廣泛應用于各個領域。

關鍵詞：中央監控；GP-Pro EX；Pro-Server ；觸摸屏

0 引言

近年來自動化設備的普及使得所有設備的統一管理顯得尤為重要，本文介紹的系統應運而生。該系統不僅在生產上具有更先進的自動化控制，在管理上更達到了高級自動化水平；真正意義上達到無人生產線水平。

目前自動化設備的發展不僅是速度、精度和效率的提升，更傾向智能化，管理化的發展；因此在研發高速生產線時，更希望結合先進的自動化技術，實現更多的管理功能。從生產數據管理角度看，生產過程中表現設備性能的生產數據通過車間統計人員人工記錄來實現，工作量大、實時性不高不能充分發揮生產設備的高自動化水平。從設備管理角度看，造成設備故障的原因有多種，單靠人為收集的數據是不完整、不準確的，不利于對設備異常的分析和維護。而本中央監控系統完全不存在以上問題，具有通信速度快、數據量大、可靠性高、性能好、配線簡單等優點。在高速生產線中使用，對生產過程的設備和生產數據進行記錄、分析和管理起到重要作用。

1 硬件構成

1.1 網絡構成

本系統使用的是GP4501-TW-24V 觸摸屏，以及RS232C線連接的歐姆龍CJ系列可編程邏輯控制器（PLC）。通過思科WS-C2918-24TT-C交換機組建起整個生產線網絡，實現物理上的連接。整個網絡由一個主機（PC）、10臺從機（HMI）組成，硬件網絡構成如圖1。

1.2 PLC控制終端

本系統根據歐姆龍廠家的金屬接近感應器、紅外光纖感應放大器等感應器和歐姆龍360°旋轉編碼器系統、基恩士CV-150高端影像檢測系統等一次儀表作為信號經過PLC的邏輯處理后，得到報警、產量等信息，同時將運行信號通過繼電器輸出給執行元件，如圖2。

2 軟件構成

系統軟件由4部分構成，PLC程序負責設備的動作和數據的保存、Pro-Server負責數據的通訊；觸摸屏程序對PLC數據進行顯示和寫入；上位機程序通過Pro-Server對各數據進行遠程處理、管理、監控。

2.1 PLC程序

每臺PLC都有自己獨立的程序，控制著其設備的邏輯流程，該程序通過CX-programmer軟件采用梯形圖方式寫入PLC內。

2.2 觸摸屏程序

在Proface觸摸屏中，使用GP-Pro EX（畫面和邏輯編程軟件）開發出相應的軟件界面，例如：數值顯示器、按鈕、報警窗口等。該軟件通過以太網口下載到對應的觸摸屏中；觸摸屏通過HOST-LINK通訊方式對PLC的CIO區、數據存儲器等進行實時監控，反映在相應的畫面上，供人員查詢、分析。

2.3 Pro-Server軟件

在整個系統中，Pro-Server作為通訊軟件起到關鍵作用。Pro-Server是一款PC 軟件， 通過交換機與HMI、控制器連接后，可將HMI上顯示的數據以及控制器上的數據采集到PC 中，并執行處理。另外具有將HMI/PLC上的數據寫入Excel文件或數據庫的功能，可實時保存系統上的數據。

Pro-Server的UDP通訊協議的報文格式如下：

2.4 上位機WinGP軟件

GP-Pro EX利用軟件制作的背景、按鈕、顯示燈等效果圖片，可達到專業軟件的效果。WinGP是一款PC軟件，無任何編輯功能。裝載GP-Pro EX編輯生成的畫面后，通過網絡可遠程實時監控現場數據和設備狀態真正實現辦公室遠程監控生產現場情況。

3 運行效果

本系統使用以太網絡通訊，具有可擴展性好、性能穩定等特點；上位機軟件簡潔明了、操作方便、隨時更改，可保存多年數據。且操作人員可以減少，在監控室內觀察上位機軟件結合現場攝像頭畫面就可準確掌握設備狀態，若發生故障可及時解決。

以堿性電池生產線中的封口劑涂布機為例，其共有24個工位，每個涂布工位都存在涂布不良的可能，發生原因可能與封口劑的質量、噴頭的堵塞等因素有關。有了中央監控的支持，可以通過查詢各工位的歷史數據和報警信息，確定故障次數和各時段的發生頻度是否有差別；并結合封口劑所使用的批次及機械設備方面的檢查作出分析，更準確地鎖定故障發生的原因，從而進行更有效的維護。維護人員對軟件上的數據的分析減少排除故障的盲目性，避免長時間盯住機器觀察或拆卸多個工位檢查而導致的費時，提高維護的有效性。

4 結 論

中央監控系統的投入使用，使現場人員減少了一半，提供了設備上最基礎，最完整的運行數據，這使得維修人員的工作效率大大提高；同時也提供了生產上最準確、最直觀的表格數據，這使得生產管理人員的工作輕松、高效。在維護和管理方面，有了質的飛躍。

參考文獻：

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[2] 普洛菲斯.GP-Pro EX基礎培訓教材[G].2012.

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[5] 范肇平.基于CC-Link的堿性電池生產線信息管理系統[J].低壓電器，2012（16）： 26-28 .

[6] 祁文釗等.CS/CJ系列PLC應用基礎及案例[M].北京：機械工業出版社，2006

作者簡介：

朱程峰（1987～）， 男，浙江寧波人，助理工程師，本科，主要研究方向電氣自動化設計與開發。endprint