PROFACE 觸摸屏在吊掛式拋丸清理機的應用

蔣德鵬

（青島新東機械有限公司，山東青島 266319）

0 引言

DZBX 型吊掛式拋丸清理機主要由拋丸器、清理室組立、吊鉤公轉（2 工位轉換）和自轉裝置（2 工位自轉，即搬送部組立）、彈丸循環系統（含螺旋輸送機、提升機、分離器、流量調整裝置）、除塵系統及電氣系統等部分組成。

清理室內呈180°布置了兩個工位，搬送部組立上裝有2 個吊鉤工裝，工件掛在吊架上，由旋轉室公轉到拋丸器工作區。拋丸器高速拋出的彈丸形成扇形彈束均勻地打擊在工件上，使工件各個部位得到有效清理，在清理的同時，另一個工位可以方便地裝夾、拆卸工件，同時可以預約起動，達到一人操作多臺設備，使生產效率成倍增長。

濺落的鋼丸和工件表面被清理下來的雜物由螺旋輸送機送入提升機內，由提升機提至分離器內進行分離，細小粉塵經除塵管路由風機吸至除塵器內，經濾袋過濾，清潔空氣排入大氣，粉塵和碎丸等流入廢料筒，分離凈化后的彈丸經流量調節裝置重新分配到兩個拋丸器中循環利用。

在吊掛式拋丸清理機控制系統的設計中，為了盡可能減少設備的占用空間，同時方便設備的運輸與安裝，采用壁掛式電控柜，PLC 采用三菱FX3GA 系列，拋丸器電機用變頻器為三菱FR-E840 系列，本文介紹使用的觸摸屏為PROFACE 的PFXGP4301TW 型觸摸屏，該屏尺寸為5.7 英寸，分辨率為320×240 像素，真彩LCD 屏，內部存儲器8 MB，通信接口COM1 支持RS232C/RS422 通信，另外還有USB 接口1 個。該屏價格適中，功能強大，USB 接口傳送程序方便快捷，PROFACE 觸摸屏編程軟件GP-PRO EX 操作靈活，功能多樣，組態界面充滿人性化設計。

1 觸摸屏界面設計

1.1 自動操作界面

設備最常用且最主要的功能是自動操作界面，觸摸屏設計原則為力求界面簡潔，盡可能讓操作人員從一個界面上即可了解設備的各種狀態，如自動運轉前設備機械結構是否在原位置，是否滿足各種先決條件來達到自動啟動，以及設備是否存在各種異常狀態等，都能一目了然、直觀明白，觸摸屏自動操作界面如圖1 所示。

拋丸清理機最重要的生產指標是工件的清理效果，并且清理工件時拋丸器的電流值是鋼丸投射量的一個間接反應，因此從PLC 程序設計考慮，當自動運轉中鋼丸投射開始時，觸摸屏自動切換到一個拋丸器電流表界面，以便實時觀察拋丸器的電流值。為了實現此功能，設計時將電流表畫面進行編號，需要時將此畫面的編號送入觸摸屏預先設定好的切換界面用寄存器即可實現。拋丸器的電流值由三菱FR-E840 型變頻器以模擬電壓信號的形式傳遞至PLC 的模擬量輸入模塊，經過模擬量轉化為數字量，再經過程序計算顯示為觸摸屏上的電流值。

1.2 條件設定界面

為了使設備更具操作性和可維護性，將一些可以改變設備性能的時間參數做到觸摸屏上，客戶可以根據設備的使用情況做修改，以提高設備的性能。

一類參數是加工參數，修改此類參數可以實現一臺設備滿足客戶多種工件的加工要求，提高了設備性能。另一類參數為運行參數，簡單修改運行參數可以變更設備運轉狀態。從安全性上考慮，為防止誤操作修改參數，可在界面上加密碼保護，觸摸屏參數設定界面如圖2 所示。

圖2 參數設定界面

設備在正常使用中不可避免需要進行定期點檢，以確保穩定運行，保證生產效率，提高產量。因此將設備的運行數據通過觸摸屏展現給客戶，如設備連續運轉時間、工件加工數量等，更創新性地加入各類易損件的更換預報，如設置清理室內的耐磨護板在鋼丸投射工作達到500 h 后報警，運行時間達到設定報警值后報警，提醒維護人員檢查護板損壞情況，及時準備及更換備件，以免因易損件的更換問題耽誤生產，觸摸屏維護設定界面如圖3 所示。

圖3 維護參數設定界面

1.3 手動操作界面

手動操作界面是設備觸摸屏必需的界面，用于設備的維修及調試，按鈕盡可能按照自動運行時運轉的啟動順序排放，對客戶來說更容易學習操作。另外，所有按鈕制作為帶燈按鈕，操作時將各部件運行狀態直觀地反映出來。

1.4 機器狀態界面

機器狀態界面可將機器的PXS、LS、RS 等開關的狀態以指示燈及形狀的方式直觀地表示出來，方便操作人員觀察，DZBX型吊掛式拋丸清理機因結構相對簡單，只制作指示燈觀察，在大型清理設備的設計中，還可以做整個設備運轉畫面，實現在電控柜前即可對設備動作位置有明確的定位。

1.5 設備異常界面

設備異常狀態通過異常界面第一時間通知操作人員，異常界面，可以幫助維修人員在最短時間判定故障位置以解除故障，使設備盡快投入生產，保證生產計劃。因此故障報警要簡潔明了，多采用履歷和故障指示燈等方式。本設計采用履歷報警，并對報警內容進行簡單描述，還可將解決辦法描述給客戶，即使新購入設備客戶也可在最短時間內熟悉設備的使用及簡單故障的排除方法。此設備履歷報警與報警文本關聯，如果客戶要求，還可以對觸摸屏做多語言設置，實現在不同語言文本間切換。

1.6 其他功能界面

（1）功能選擇界面：DZBX 型吊掛式拋丸清理機控制系統設計時將很多選擇功能同時做入觸摸屏，當客戶選擇機械形式不同，只需從觸摸屏上選擇自己設備對應功能添加即可，使一套程序可以用于同系列大多數設備，而無需設計人員重復編程，極大減少了電氣設計人員的編程和調試時間，從而降低設備生產制作成本，提高設備的利潤率。

（2）安全確認界面：隨著安全理念的不斷深化，因此客戶購買設備時對安全性的要求越來越高，對安全隱患的預防越來越看重，因此制作了安全確認解界面，每天上班開機先要操作人員對應點檢，保證設備的正常及操作人員的安全。安全確認包含操作員個人當日健康狀況的自評、勞動保護用品的佩戴、設備危險區域安全門及人員進入的確認、設備自身問題易發點的狀態確認等。通過此類開機畫面提高操作人員安全意識，最大限度地保護操作人員與設備，部分安全確認內容如圖4 所示。

圖4 安全確認界面

2 觸摸屏與PLC 的通信

PROFACE 觸摸屏與PLC 的通信方式在PROFACE 觸摸屏官網有詳細的通信手冊可以查詢，手冊詳細介紹了PLC 端及觸摸屏端的通信設置，設定參數如圖5 所示。手冊內配有詳細的接線圖方便用戶自制通信電纜，可以降低生產成本，方便設備維護。

圖5 觸摸屏通信設定參數

3 結束語

工業自動化領域日新月異的發展，PLC、觸摸屏等的使用越來越被客戶所接受，普遍應用于設備控制系統，其具有體積小、安裝方便、故障率低等優點。因此，觸摸屏潛在功能的開發將使設備的功能愈加強大，在滿足設備基本的功能使用后，通過觸摸屏及組態軟件中各種強大的功能使設備性能提高到一個更高的水平。同時，隨著國內工控品牌的不斷發展，國產觸摸屏在品質與功能上正逐步追趕及超越國外品牌，使用國產品牌可大大降低成本及貨期問題，為國內設備制造商及設備用戶提供更質優價廉的產品和更好的服務。