余峰浩

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430050）

隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和對(duì)生產(chǎn)效率不斷提高的要求，自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用越來(lái)越廣泛。早期的自動(dòng)化生產(chǎn)線在控制柜上布滿了各種控制按鈕和狀態(tài)指示燈，對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，不僅控制按鈕和指示燈比較多，往往還需要對(duì)某些生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，這就需要基于觸摸屏的人機(jī)交互系統(tǒng)。本文以MPS 生產(chǎn)線為例，采用北京昆侖通泰自動(dòng)化軟件技術(shù)有限公司研制的TPC7062KS觸摸屏及MCGS嵌入式組態(tài)軟件對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 MPS生產(chǎn)線

MPS 是Modular Production System 的 縮寫，即模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)。它由上料檢測(cè)站、操作手站、加工站、安裝搬運(yùn)站、安裝站和立體存儲(chǔ)站等六站組成，每站均由一臺(tái)PLC 控制，完成待加工工件的供料、加工、裝配和分類存儲(chǔ)功能。在生產(chǎn)過(guò)程中，除了對(duì)生產(chǎn)線各站的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控外，還需統(tǒng)計(jì)已加工的不合格工件的數(shù)量和已入倉(cāng)的各合格工件的數(shù)量，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行復(fù)位、啟動(dòng)與停止控制等。

2 觸摸屏與PLC的連接

TPC7062KS觸摸屏采用了7 英寸高亮度TFT 液晶顯示屏（分辨率為800＊480），電源進(jìn)線、各通信接口均在其背面，如圖1所示。裝有組態(tài)軟件的PC 機(jī)與其USB2 口相連，實(shí)現(xiàn)組態(tài)程序的上載與下載；PLC通過(guò)COM 口與其相連，實(shí)現(xiàn)觸摸屏與PLC 的聯(lián)機(jī)控制。USB1 口用來(lái)連接鼠標(biāo)或U 盤等。

3 MPS生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)觸摸屏對(duì)生產(chǎn)線的監(jiān)控，必須對(duì)觸摸屏進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面，設(shè)置組態(tài)元件屬性、動(dòng)畫設(shè)計(jì)以及設(shè)置與PLC 通信的變量等。對(duì)生產(chǎn)線各站狀態(tài)的監(jiān)控實(shí)際上是組態(tài)系統(tǒng)讀取各PLC的某些內(nèi)部變量的值并顯示出來(lái)，對(duì)生產(chǎn)線的控制實(shí)際上是對(duì)各PLC 寫入某些變量的值。

圖1 TPC7062KS觸摸屏背面的接口

在進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)之前，需在PC 機(jī)上安裝MCGS 嵌入版軟件。運(yùn)行該軟件，點(diǎn)擊新建工程，對(duì)工程基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后，會(huì)出現(xiàn)“工作臺(tái)”對(duì)話框，包括有主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行策略等五個(gè)選項(xiàng)。選中設(shè)備窗口，雙擊設(shè)備窗口圖標(biāo)，進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，在通用串口父設(shè)備0下添加設(shè)備0-［西門子＿S7200PPI］，并對(duì)該設(shè)備的基本屬性進(jìn)行設(shè)置，如圖2所示，在右邊窗口內(nèi)添加連接變量、通道名稱等，這也是組態(tài)的核心設(shè)置之一，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線監(jiān)控的需要進(jìn)行設(shè)置添加。

圖2 設(shè)備編輯窗口設(shè)置

在完成設(shè)備串口組態(tài)設(shè)置后，選中用戶窗口，進(jìn)行監(jiān)控主畫面的設(shè)計(jì)，這是組態(tài)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。根據(jù)MPS生產(chǎn)線的特點(diǎn)和監(jiān)控的要求，我們將整個(gè)畫面分成三個(gè)區(qū)域，即各站狀態(tài)監(jiān)控區(qū)、工件信息顯示區(qū)、聯(lián)機(jī)模式控制區(qū)，如圖3所示。各站狀態(tài)監(jiān)控包括是否已上電、是否處于聯(lián)機(jī)模式、是否已復(fù)位完成、是否處于運(yùn)行狀態(tài)等，其中上料檢測(cè)站和安裝站還需顯示大工件和小工件的顏色。工件信息顯示區(qū)主要有顯示鉆孔不合格工件數(shù)量，立體存儲(chǔ)站中各列已存放工件的數(shù)量，以及每個(gè)倉(cāng)位能存放的工件數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，每列工件若已存放滿，旁邊的報(bào)警燈會(huì)亮。在聯(lián)機(jī)模式區(qū)，主要含有黃色報(bào)警燈、紅色報(bào)警燈和網(wǎng)絡(luò)故障指示燈的顯示，全線是否已完成復(fù)位和是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，以及包括有啟動(dòng)、復(fù)位和停止按鈕，單機(jī)／聯(lián)機(jī)切換按鈕等。

圖3 MPS生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)主畫面設(shè)計(jì)

圖3中各紅色指示燈（默認(rèn)顏色為紅色，可以通過(guò)設(shè)置其屬性改變其顏色），反映的是某種狀態(tài)，是通過(guò)在設(shè)備窗口設(shè)置的連接變量與PLC 內(nèi)部對(duì)應(yīng)變量相連接，當(dāng)PLC的相應(yīng)變量值發(fā)生變化時(shí)，指示燈顏色也會(huì)跟著變化，如上料檢測(cè)站上電指示燈，其設(shè)置方法如圖4所示。

圖4 上料檢測(cè)站上電指示燈組態(tài)屬性設(shè)置

圖3中的啟動(dòng)按鈕、復(fù)位按鈕和停止按鈕，通過(guò)對(duì)其按下、彈起屬性進(jìn)行設(shè)置，如圖5所示，對(duì)于啟動(dòng)按鈕，在操作屬性中“抬起功能”里，選擇“數(shù)據(jù)對(duì)象操作”，對(duì)“觸摸屏啟動(dòng)按鈕”選擇“按1松0”選項(xiàng)設(shè)置，其余按鈕也是類似的設(shè)置。通過(guò)這些設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)觸摸該按鈕對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行啟動(dòng)、復(fù)位或停止控制，這當(dāng)然也需在PLC 程序中添加這些按鈕對(duì)應(yīng)的變量，才能實(shí)現(xiàn)。

圖5 按鈕控件的屬性設(shè)置

4 運(yùn)行結(jié)果與小結(jié)

組態(tài)設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)下載線下載至觸摸屏，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試（各站PLC程序已編寫完成），運(yùn)行結(jié)果如圖6所示。通過(guò)實(shí)踐表明，觸摸屏及組態(tài)技術(shù)可以很好對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視以及對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行控制。

圖6 MPS生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行圖

1 章國(guó)華，等.典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試（西門子PLC版本）［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009

2 張文明，華祖銀.嵌入式組態(tài)控制技術(shù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2011