秸稈制取乙醇的監控界面組態的設計

文/張瑞顯 諸篤運

下面對部分監控的顯示面的創建進行介紹，操作面板選用昆侖通態公司觸摸屏，型號是為TPC7062Ti。在進行界面設計的過程中，兼顧如下的設計要求：

（1）系統的功能豐富且完善；

（2）監控界面在人機交換的時候采用簡單的交互方式；

（3）軟件開發時間不能太長，成本不能太高；

（4）界面設計中畫面顏色、字體、圖形要能比較直觀，易懂。

1 用戶登錄界面的設計

圖1：用戶登錄界面

圖3：歷史數據報表界面

圖4：警報界面

給電控箱接上電源。觸摸屏是通過COM口和PLC的COM1口以RS232方式進行通訊的。將控制箱電源送上，人機交互的界面(以下簡稱HMI)將點亮并顯示畫面。一般在此界面先執行用戶登錄。本系統用戶分三個級別，第一級用戶不需登錄，點擊“進入系統”直接進入后續操作界面。一級用戶有部分操作權限如開關攪拌電機，但不可在觸摸屏上進行“滅菌”、“發酵”及“加熱”、“加酸”等手控電氣操作，也不能在參數設置界面中修改參數。二級、三級使用者戶需點按“用戶登錄”后按要求進行登錄的操作。二級用戶的用戶名為“1”，登錄密碼出廠初始設置是“11”，輸入正確密碼登錄后可進行一切觸摸屏上的電氣操作，但仍不能進入參數設置界面進行參數設置。第三級用戶的用戶名為“2”，密碼出廠初始設置是“22”，三級用戶登錄后既可操作又可進行參數設置。

2 主界面的監控設計

執行必要的登錄操作后，點擊“進入系統”打開如圖1所展示的顯示面。在開始使用前，檢查各部分的采樣數據顯示是否正常，設置參數是否合理，保證發反應時沒有錯誤發生。用戶登錄界面用圖形顯示各器件的位置和狀態，便于瀏覽整個系統的工作狀態。

在畫面中，淺蘭色和灰色按鈕可以用來跳轉到其他界面。主控系統的界面中可以直觀看到各執行機構和智能檢測設備組成的液態發酵控制系統，通過發酵過程的各環境參數經各種自動調節以達到最優值，主要的包括參數控制、消泡控制、補料控制、滅菌控制等。例如，溫度控制就是通過控制水箱加熱器、冷水閥以及循環泵調節夾套里的水的溫度，最終來控制罐內的溫度。控制方式分為二種：自動和手動。自動是罐溫按照所設置參數，自動調節到設置值，并且穩定到這個溫度值。手動是自動調節不理想或者控制需要臨時調整時，可以手動啟動加熱器、冷水閥及循環泵，改變水溫來調節罐溫。當PLC的水位檢測端子在發酵時檢測到水箱無水時，會自動關閉循環泵及加熱器，打開冷水電磁閥補充循環水，直到水箱再次檢測到有水。

3 發酵系統報表和警報設計

數據報表和警報是發酵過程中記錄系統的實時發酵情況，對歷史時刻產生的發酵數據進行采集和分析，對人為操作失誤導致的故障可以記錄和及時報警，是發酵過程中不可缺少的部分。點擊圖2中的“歷史”的按鍵，則可進入以往數據報表的界面，如圖3所展示的。在此可點擊相應按鈕進入 “歷史曲線”畫面，可將歷史數據保存到優盤。存到存儲設備中的數據信息是用EXCEL表格形式存儲。以下是觸摸屏中罐溫、轉速、pH、DO參數同列的歷史曲線，點按“罐溫曲線”可單獨瀏覽罐溫曲線，轉速、pH等的曲線與此類似。

點按下主控界面中的“報警”鍵可切換到如圖4所展示的界面，在此界面可瀏覽到近期發生過報警的信息。當前報警還會以走馬燈的方式在屏幕上方顯示，如要消警可點按畫面中的“消警”按鈕消警。

通過發酵控制系統的規劃以及最后的設計形成，包括下位機設計和上位機設計。結合下位機的控制系統的硬件PLC的選型和工作原理，根據發酵工藝和選型原則，選用了臺達的PLC并建立系統的硬件控制框圖。根據發酵反應時各環境參數的工藝要求，選取適合的傳感器以滿足所有要求。上位機的控制系統的設計，遵循MCGSE組態軟件的組態流程，得到了上位機系統的監控顯示面。