1 引言

捻線機是玻璃纖維生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備。捻線機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)以及適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多樣化是生產(chǎn)線的必要條件，自動化控制是滿足這些條件的必要保障。因此控制系統(tǒng)是玻璃纖維捻線機關(guān)鍵技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備由于老化或者自動化程度較低，不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要，必須對其進行技術(shù)改造。

用plc做控制系統(tǒng)核心，成本較低，穩(wěn)定性很高，程序編寫和調(diào)試比較方便。但plc在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便，需要對編程非常熟悉的專業(yè)人員進行操作。并且，要想直觀地了解生產(chǎn)過程和監(jiān)控信號的動態(tài)變化必須選擇一個上位機來配合plc，才能組成較好的自動控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)采用觸摸屏與plc通信，共同組成生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成[1-2]

系統(tǒng)主要由觸摸屏、可編程控制器plc、開關(guān)電源、步進電機驅(qū)動器、步進電機、變頻器、三相異步電動機等構(gòu)成，參見圖1。本控制系統(tǒng)主要利用程序控制鋼領(lǐng)板運行的速度、方向、位移，達到控制成形的目的，替代傳統(tǒng)捻線機機械成形。

圖1 系統(tǒng)配置框圖

觸摸屏作為人機界面可以進行工藝參數(shù)的設(shè)定、運行狀態(tài)的監(jiān)控等?？删幊炭刂破魇钦麄€控制系統(tǒng)的核心。它將工藝參數(shù)存儲并通過一定的控制算法控制變頻器的運行狀態(tài)以及步進電機的運行狀態(tài)。開關(guān)電源為觸摸屏、plc、步進電機(包括接近開關(guān)、按鈕、中間繼電器)等提供工作電源。步進電機驅(qū)動器將可編程控制器給定的控制信號轉(zhuǎn)換和放大驅(qū)動步進電機工作。步進電機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成捻線機鋼領(lǐng)板的升降動作。變頻器通過可編程控制器控制運行狀態(tài)，通過內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定，可以調(diào)整運行的頻率，從而控制三相異步電動機的運行狀態(tài)和工作頻率。三相異步電動機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成錠子的傳動和羅拉的傳動。

3 eview觸摸屏和plc通訊[3]

設(shè)計采用eview mt5000全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機界面。在mt5000組態(tài)軟件中定義串口類設(shè)備s7200plc，串口號為com1。設(shè)備定義結(jié)束后，定義i/o實型變量和離散變量，分別與設(shè)備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實現(xiàn)開關(guān)量的控制。觸摸屏與plc的連接如圖2所示。

圖2 eview mt5000與siemens plc的硬件連接圖

按如表1設(shè)置觸摸屏中的通訊參數(shù)。

4 mt5000組態(tài)軟件

4.1 嵌入式人機界面的組態(tài)軟件

mt5000中用“工程”來表示組態(tài)軟件組態(tài)生成的應(yīng)用系統(tǒng)。創(chuàng)建一個新工程就是創(chuàng)建一個新的用戶應(yīng)用系統(tǒng)。建立工程的一般步驟為：構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(定義變量)，定義設(shè)備，設(shè)計圖形界面，建立動畫連接，運行和調(diào)試。但是，在進行設(shè)計的時候，它們不是獨立的，而是交替進行的，需要綜合考慮。首先，創(chuàng)建一個新工程，定義路徑和名稱，在設(shè)備選項中選定一個com口，進行plc連接。mt5000提供的設(shè)備連接向?qū)υ捒蛄谐隽斯I(yè)生產(chǎn)常用的一些硬件設(shè)備(如plc、板卡、智能儀表、變頻器等)，并且已經(jīng)根據(jù)這些常用設(shè)備各自的通信協(xié)議制作了相應(yīng)的通信協(xié)議，使應(yīng)用人員從繁瑣的底層驅(qū)動程序中解脫出來。選擇了西門子公司s7200系列plc后，選擇通信方式，并給定設(shè)備名稱和地址，還要設(shè)置采樣時間和通信參數(shù)。然后，進行動畫畫面的設(shè)計和變量的定義。雙擊數(shù)據(jù)詞典，定義和編寫系統(tǒng)所有變量。變量可以設(shè)為只讀、只寫和讀寫模式。對于既要采集plc狀態(tài)，又要實現(xiàn)對plc 的遠程控制的變量設(shè)置為讀寫模式，而不需要向plc 發(fā)送命令的變量設(shè)置為只讀，這樣可以節(jié)省plc掃描時間，加快系統(tǒng)進程，提高plc效率。繪制圖形畫面時，雙擊畫面選項，在彈出的繪圖環(huán)境下繪制與捻線機相對應(yīng)的監(jiān)控畫面。系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備較多，為更清楚明了地顯示不同設(shè)備的各個參數(shù)，需要繪制多副畫面，既方便顯示，又方便現(xiàn)場操作員進行控制。主畫面里利用showpicture(“畫面名”)函數(shù)實現(xiàn)對其他畫面的調(diào)用。繪制完流程畫面后，將系統(tǒng)與要監(jiān)控的參數(shù)和畫面中的變量一一對應(yīng)起來。這樣hmi組態(tài)基本完成。

4.2 組態(tài)畫面設(shè)計及功能介紹

在mt5000組態(tài)軟件中編制系統(tǒng)的組態(tài)界面。根據(jù)本系統(tǒng)的特點及實際使用情況，界面設(shè)計由系統(tǒng)開機歡迎、上電提示、零點調(diào)整和查詢(基本參數(shù)有六個：總程、動程、升速、降速、級升、滑行)、方式設(shè)置的修改和查詢(成形方式、停車方式、回零方式)、數(shù)據(jù)的修改和查詢(五個內(nèi)部參數(shù)分別是：計長長度、羅拉直徑、高度系數(shù)、手動速度、回零速度)等畫面組成。作為舉例，給出了零點調(diào)整畫面(圖3)和數(shù)據(jù)設(shè)置畫面(圖4)。

圖3 零點調(diào)整畫面

圖4 數(shù)據(jù)設(shè)置畫面

零點調(diào)整畫面動態(tài)顯示紗線的高度及長度。并動畫顯示紗線的成形過程。不同的紗型具有不同的動畫顯示過程。

數(shù)據(jù)設(shè)置采用彈出數(shù)字小鍵盤的形式進行數(shù)據(jù)的設(shè)置和修改。

整個畫面設(shè)計簡單易懂，一目了然。使操作人員不需要專業(yè)知識，隨著操作提示和幫助，首次操作就可以完全獨立地進行工作。

5 plc程序設(shè)計[4-5]

plc的主要輸入輸出端口定義如表2所示；plc寄存器單元分配如表3所示。

為方便地增加或刪減程序模塊，同時也便于針對不同程序模塊進行完善，程序設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc程序流程圖如圖5所示。

圖5 捻線機程序流程圖

6 結(jié)束語

實際應(yīng)用結(jié)果表明，玻璃纖維捻線機自動控制系統(tǒng)采用easyview觸摸屏，簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大提高了控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控性，有效的降低了生產(chǎn)成本；plc控制捻線機的運行和紗線的成形，達到了預(yù)期的控制效果，提高生產(chǎn)效率。該項應(yīng)用促使玻璃纖維生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平上一個臺階，對傳統(tǒng)紡織工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備升級換代起到積極推動作用。同時，自動化技術(shù)的使用，有利于企業(yè)實施綜合自動化管理，使企業(yè)從粗放型向集約型轉(zhuǎn)化。