劉 巖

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽110036）

計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間。 人機(jī)界面設(shè)備普遍運(yùn)用于實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制[1]。 MT4300 觸摸屏與傳統(tǒng)的人機(jī)界面相比色彩更豐富，顯示更細(xì)膩，且支持USB 高速接口，相對價(jià)格也較低。本文運(yùn)用觸摸屏組態(tài)等技術(shù)對氣動生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過程監(jiān)控，使該系統(tǒng)更加智能化。

1 原氣動生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)介紹

這套模塊化的氣動生產(chǎn)線教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，集氣壓傳動、電氣控制、傳感器技術(shù)、PLC、伺服電機(jī)驅(qū)動技術(shù)于一體，展現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)幾種運(yùn)動控制技術(shù)手段。 本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由自動上料，真空分揀，顏色分揀，位置調(diào)整，配對碼放，壓裝下料等工位及一條可調(diào)速PVC 輸送帶組成。 各工位由PLC 程序聯(lián)機(jī)控制，可對工件進(jìn)行金屬與非金屬識別判定，顏色識別，高度判定，隨后由各工位相應(yīng)地進(jìn)行后續(xù)的作業(yè)；也可以成為獨(dú)立的分站，強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生對自動生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝、編程、調(diào)試、故障診斷與維修等綜合職業(yè)能力，適合機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)及技能實(shí)訓(xùn)。

但目前每一站只有手動和自動兩種控制方式，如果運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，只能手動調(diào)節(jié)回到原點(diǎn)，才能重新開始運(yùn)行。當(dāng)然我們可以通過增加控制按鈕并改寫程序來實(shí)現(xiàn)自動回原點(diǎn)。但是外加控制按鈕則需要鉆孔安裝接線等一系列工作，較麻煩。 我們可以通過觸摸屏來解決這個(gè)問題。 本文以上料站為例進(jìn)行分析。

上料站作用是供給工件。工件是可隨意顛倒位置放置的金屬快速松脫接頭套，白色的及紅色的非金屬棒，高度超高的非金屬棒，各工件由氣爪抓取，經(jīng)平移，升降，擺動等動作，放到輸送帶上，進(jìn)入流水作業(yè)。 由此可見該站主要由升降缸、平移缸、擺缸和氣爪組成。 本文采用MT4300C 觸摸屏與PLC 進(jìn)行連接， 通過觸摸屏可對上料站進(jìn)行監(jiān)視與控制。

2 觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)硬件組態(tài)

MT4300 是全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機(jī)界面。 要想通過觸摸屏進(jìn)行控制，需要進(jìn)行以下一些必要的設(shè)置。

2.1 觸摸屏與S7-200PLC 的通信設(shè)置

EV5000 組態(tài)軟件內(nèi)設(shè)置， 首先添加MT4300T 觸摸屏和S7-200PLC，用串口線連接觸摸屏和PLC。 觸摸屏的接口選擇COM1 口，PLC 為COM0 口。

硬件連接完成后需要設(shè)置觸摸屏的屬性。 包括觸摸屏網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、任務(wù)欄設(shè)置、擴(kuò)展屬性設(shè)置、打印機(jī)設(shè)置、串口0 設(shè)置、串口l 設(shè)置。 這里最重要的是設(shè)置任務(wù)欄和串口。任務(wù)欄的設(shè)置是根據(jù)觸摸屏界面設(shè)計(jì)的要求對其顯示進(jìn)行設(shè)置；串口的設(shè)置將通訊類型設(shè)置為RS-232，波特率選擇19.2kbit/s[2]。

2.2 觸摸屏與S7-200PLC 的數(shù)據(jù)通信

EV 觸摸屏不是對PLC 中所有的寄存器都支持，觸摸屏只能讀取特定的寄存器的值。 觸摸屏使用的PLC 信號都是內(nèi)部輔助節(jié)點(diǎn)M，觸摸屏建立變量即可直接使用PLC 中的M 地址內(nèi)容。

2.3 觸摸屏監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)包括：初始登陸界面、操作控制界面、狀態(tài)顯示界面等。

2.3.1 初始登陸界面設(shè)計(jì)

首先添加組態(tài)窗口，命名及更改界面背景等屬性，系統(tǒng)控制與狀態(tài)顯示采用功能鍵，并設(shè)置圖形，選擇合適的位圖文件，添加標(biāo)簽系統(tǒng)控制和狀態(tài)顯示。 分別設(shè)置其各自切換窗口。 界面下方放置時(shí)間元件并設(shè)定顯示格式。 右下方設(shè)置位狀態(tài)切換開關(guān)，當(dāng)處于off 狀態(tài)時(shí)，采用實(shí)際控制方式，當(dāng)處于on 狀態(tài)時(shí)，采用觸摸屏的控制方式。

2.3.2 操作控制界面

自動上料站的觸摸屏操作控制采用單步運(yùn)行、自動運(yùn)行、回原點(diǎn)和單周期4 種控制方式， 如圖2 左圖所示為自動上料站操作控制界面。

當(dāng)采用單步運(yùn)行時(shí)， 需要將手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到on 位置即手動位置。 若將其轉(zhuǎn)到Off 位置即進(jìn)入自動檔位時(shí)，可以按回到原點(diǎn)按鈕，則無論各氣缸在什么位置，都應(yīng)該按程序設(shè)計(jì)的順序即（平移缸退-擺缸擺0 度-升降缸降-氣爪開-氣爪閉）回到原點(diǎn)位置。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)單個(gè)周期開關(guān)時(shí)，將按照既定的順序自動完成1 次循環(huán)。 本界面的回到原點(diǎn)按鈕和單個(gè)周期旋轉(zhuǎn)開關(guān)在實(shí)際裝置中是沒有的，通過觸摸屏內(nèi)置的元件可以起到減少硬件的作用。

2.3.3 狀態(tài)顯示界面

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，觸摸屏不但能夠控制系統(tǒng)同時(shí)還可以進(jìn)行監(jiān)視，將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過觸摸屏顯示出來。 如圖1 右圖所示為自動上料站的狀態(tài)顯示界面。 在界面中放置5 個(gè)位狀態(tài)指示燈，顯示為各氣缸的初始位置，當(dāng)某個(gè)氣缸動作了，則該位置的狀態(tài)指示燈顯示為紅色同時(shí)顯示其相反狀態(tài)（如平移缸初始為縮回狀態(tài)，當(dāng)動作后即為伸出狀態(tài)）。通過該界面可以監(jiān)控系統(tǒng)上料站各氣缸的運(yùn)行狀態(tài)。若發(fā)生故障可以通過觸摸屏控制界面迅速解決問題。

圖1 自動上料站的操作控制界面及狀態(tài)顯示界面

經(jīng)過測試， 基于PLC 和觸摸屏的自動上料站的控制系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。但是要想對整個(gè)生產(chǎn)線教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，還需要引入PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線技術(shù)， 將S7-300 作為主站， 通過EM277 與各分站中的s7-200 進(jìn)行通信， 同時(shí)利用主站及觸摸屏對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，能夠快捷、安全、有效地對系統(tǒng)內(nèi)各工作部件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。 觸摸屏在氣動生產(chǎn)線教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用也能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，實(shí)踐能力得到鍛煉和提高。

［1］張俊勇.基于組態(tài)王的MPS 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化，2010,32(8).

［2］曹冬梅,湯文成.五站式MPS 觸摸屏的研究和應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動化，2012,41(6):103-106.