余峰浩

（武漢船舶職業(yè)技術學院，湖北武漢 430050）

隨著自動控制技術的發(fā)展和對生產效率不斷提高的要求，自動化生產線應用越來越廣泛。早期的自動化生產線在控制柜上布滿了各種控制按鈕和狀態(tài)指示燈，對于比較復雜的控制系統(tǒng)，不僅控制按鈕和指示燈比較多，往往還需要對某些生產數(shù)據(jù)進行設置和監(jiān)控，這就需要基于觸摸屏的人機交互系統(tǒng)。本文以MPS 生產線為例，采用北京昆侖通泰自動化軟件技術有限公司研制的TPC7062KS觸摸屏及MCGS嵌入式組態(tài)軟件對其監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。

1 MPS生產線

MPS 是Modular Production System 的 縮寫，即模塊化生產加工系統(tǒng)。它由上料檢測站、操作手站、加工站、安裝搬運站、安裝站和立體存儲站等六站組成，每站均由一臺PLC 控制，完成待加工工件的供料、加工、裝配和分類存儲功能。在生產過程中，除了對生產線各站的工作狀態(tài)進行監(jiān)控外，還需統(tǒng)計已加工的不合格工件的數(shù)量和已入倉的各合格工件的數(shù)量，對生產線進行復位、啟動與停止控制等。

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 機與其USB2 口相連，實現(xiàn)組態(tài)程序的上載與下載；PLC通過COM 口與其相連，實現(xiàn)觸摸屏與PLC 的聯(lián)機控制。USB1 口用來連接鼠標或U 盤等。

3 MPS生產線監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設計

為了實現(xiàn)觸摸屏對生產線的監(jiān)控，必須對觸摸屏進行組態(tài)設計，即設計監(jiān)控畫面，設置組態(tài)元件屬性、動畫設計以及設置與PLC 通信的變量等。對生產線各站狀態(tài)的監(jiān)控實際上是組態(tài)系統(tǒng)讀取各PLC的某些內部變量的值并顯示出來，對生產線的控制實際上是對各PLC 寫入某些變量的值。

圖1 TPC7062KS觸摸屏背面的接口

在進行組態(tài)設計之前，需在PC 機上安裝MCGS 嵌入版軟件。運行該軟件，點擊新建工程，對工程基本參數(shù)進行設置后，會出現(xiàn)“工作臺”對話框，包括有主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫、運行策略等五個選項。選中設備窗口，雙擊設備窗口圖標，進行設備組態(tài)，在通用串口父設備0下添加設備0-［西門子＿S7200PPI］，并對該設備的基本屬性進行設置，如圖2所示，在右邊窗口內添加連接變量、通道名稱等，這也是組態(tài)的核心設置之一，應根據(jù)生產線監(jiān)控的需要進行設置添加。

圖2 設備編輯窗口設置

在完成設備串口組態(tài)設置后，選中用戶窗口，進行監(jiān)控主畫面的設計，這是組態(tài)設計的重點。根據(jù)MPS生產線的特點和監(jiān)控的要求，我們將整個畫面分成三個區(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)機模式、是否已復位完成、是否處于運行狀態(tài)等，其中上料檢測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，立體存儲站中各列已存放工件的數(shù)量，以及每個倉位能存放的工件數(shù)量進行設置，每列工件若已存放滿，旁邊的報警燈會亮。在聯(lián)機模式區(qū)，主要含有黃色報警燈、紅色報警燈和網絡故障指示燈的顯示，全線是否已完成復位和是否處于正常運行狀態(tài)，以及包括有啟動、復位和停止按鈕，單機／聯(lián)機切換按鈕等。

圖3 MPS生產線監(jiān)控系統(tǒng)主畫面設計

圖3中各紅色指示燈（默認顏色為紅色，可以通過設置其屬性改變其顏色），反映的是某種狀態(tài)，是通過在設備窗口設置的連接變量與PLC 內部對應變量相連接，當PLC的相應變量值發(fā)生變化時，指示燈顏色也會跟著變化，如上料檢測站上電指示燈，其設置方法如圖4所示。

圖4 上料檢測站上電指示燈組態(tài)屬性設置

圖3中的啟動按鈕、復位按鈕和停止按鈕，通過對其按下、彈起屬性進行設置，如圖5所示，對于啟動按鈕，在操作屬性中“抬起功能”里，選擇“數(shù)據(jù)對象操作”，對“觸摸屏啟動按鈕”選擇“按1松0”選項設置，其余按鈕也是類似的設置。通過這些設置，可以實現(xiàn)觸摸該按鈕對生產線進行啟動、復位或停止控制，這當然也需在PLC 程序中添加這些按鈕對應的變量，才能實現(xiàn)。

圖5 按鈕控件的屬性設置

4 運行結果與小結

組態(tài)設計完成后，通過下載線下載至觸摸屏，進行運行調試（各站PLC程序已編寫完成），運行結果如圖6所示。通過實踐表明，觸摸屏及組態(tài)技術可以很好對自動生產線運行狀態(tài)進行監(jiān)視以及對運行過程進行控制。

圖6 MPS生產線監(jiān)控系統(tǒng)運行圖

1 章國華，等.典型生產線原理、安裝與調試（西門子PLC版本）［M］.北京：北京理工大學出版社，2009

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