江蘇鑫源煙草薄片有限公司　任志軍　鄭慶元

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人機(jī)界面在造紙磨漿機(jī)中的應(yīng)用

江蘇鑫源煙草薄片有限公司任志軍鄭慶元

利用相應(yīng)的配套設(shè)備，構(gòu)成紙漿生產(chǎn)線。為了確保良好的紙漿質(zhì)量，取得更好的生產(chǎn)效率，應(yīng)高度協(xié)調(diào)各個傳動部分，在江蘇鑫源煙草薄片有限公司，利用人機(jī)界面，對公司生產(chǎn)線的重要傳動進(jìn)行控制。其中，一個十分重要的部分，就是磨漿機(jī)紙漿生產(chǎn)。本文重點(diǎn)闡述了以西門子公司TP270人機(jī)界面在紙漿生產(chǎn)線上的應(yīng)用，說明了制漿生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)以及磨漿機(jī)的對觸摸屏性能的要求。

人機(jī)界面；磨漿機(jī)；控制系統(tǒng)

一、引言

在當(dāng)今社會中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度日益加快，因此，人們的環(huán)保意識也在不斷提升，傳統(tǒng)的造紙設(shè)備很難適應(yīng)邀烈的市場競爭，應(yīng)運(yùn)而生的多功能磨漿機(jī)的地位便顯示得尤為突出，對磨漿機(jī)控制系統(tǒng)的要求更是先進(jìn)磨漿機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵所在。正是基于這種情況，可以組合應(yīng)用可編程控制器、觸摸屏，從而使工藝狀況更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量更加優(yōu)良。所以，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，越來越多的開始對其進(jìn)行綜合應(yīng)用。

二、造紙磨漿機(jī)的工藝要求和控制系統(tǒng)

1、造紙磨漿機(jī)的工藝要求

對于磨漿機(jī)的工作控制，應(yīng)當(dāng)遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能夠避免造成經(jīng)濟(jì)、人員的損失。

（1）在啟動機(jī)器之前，應(yīng)確保系統(tǒng)具有漿壓、水壓等壓力，從而對機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。（2）依據(jù)漿壓，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行進(jìn)刀和推導(dǎo)，如果發(fā)生斷漿，則無法啟動主機(jī)。（3）如果主機(jī)能夠正常啟動，并且保持良好的漿壓，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。（4）在停機(jī)的過程中，應(yīng)當(dāng)對人工操作進(jìn)行確認(rèn)，斷漿之后進(jìn)行沖水，再對停機(jī)操作進(jìn)行確認(rèn)，從而使系統(tǒng)能夠正常停止工作。

2、造紙磨漿機(jī)的控制系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)以上控制工藝要求，現(xiàn)采用西門子人機(jī)界面（觸摸屏）作為操作界面來實(shí)現(xiàn)磨漿機(jī)對控制系統(tǒng)的要求，其系統(tǒng)組成原理圖如圖1所示。

圖1　磨漿機(jī)控制系統(tǒng)組成原理圖

在系統(tǒng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，連接PLC故障、當(dāng)前過程值、操作狀態(tài)等，經(jīng)由觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)可視化。利用組態(tài)變量，對文本進(jìn)行監(jiān)理，實(shí)現(xiàn)通信PLC的要求，并將PLC輸入文本設(shè)定值當(dāng)中。在本系統(tǒng)中，最主要的是功率對參考值的設(shè)定，對現(xiàn)場的槳濃度、漿流量、電動機(jī)狀態(tài)信號等監(jiān)測信號，可由PLC接收，并根據(jù)事先編寫程序，完成控制輸出、計算等任務(wù)。這樣，系統(tǒng)能夠控制液壓系統(tǒng)、電器開關(guān)柜，從而對磨漿機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。

三、西門子觸摸屏分析

（一）西門子觸摸屏的型號與規(guī)格

西門子公司觸摸屏作為人-機(jī)交互的專業(yè)工具，簡單直觀，便于操作。本文主要討論TP270/TP370觸摸屏，其具有柔性化標(biāo)準(zhǔn)接口、良好的人機(jī)交互功能、高效畫面組態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。

（二）組態(tài)軟件ProTool

ProTool是一種組態(tài)軟件報，在西門子公司SIMATIC HMI觸摸屏設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用，該應(yīng)用軟件是基于Windows系統(tǒng)，并且能夠設(shè)計組態(tài)系列中設(shè)備用戶監(jiān)控界面。

1、ProTool/Pro定義

在小型設(shè)備、機(jī)械當(dāng)中，可視化操作，可由SIMATIC ProTool/ Pro加以實(shí)現(xiàn)。包括過程控制，通過一種可容易理解的形式（如趨勢曲線圖來為操作者快速清晰地顯示過程數(shù)據(jù)；對與實(shí)際過程的圖形相聯(lián)系的任務(wù)進(jìn)行簡化；對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔），可快速、便捷的對數(shù)據(jù)記錄、配方進(jìn)行處理，在可配方畫面當(dāng)中，指定系統(tǒng)映射。

2、ProTool/Pro組件

SIMATIC ProTool/Pro包含組態(tài)軟件和過程可視化軟件，分別為ProTool/Pro CS和ProTool/Pro RT。在組態(tài)計算機(jī)中，基于Windows進(jìn)行組態(tài)創(chuàng)建，需要利用ProTool/Pro CS。在運(yùn)行組態(tài)當(dāng)中，基于Windows的過程可視化程序?qū)崿F(xiàn)，則需要利用ProTool/Pro RT。同時，基于組態(tài)計算機(jī)，對于項(xiàng)目文件的測試、模擬等，也可通過ProTool/Pro RT加以實(shí)現(xiàn)。

3、ProTool/Pro CS組態(tài)軟件的功能

在任何Windows計算機(jī)當(dāng)中，都可對ProTool/Pro CS組態(tài)軟件進(jìn)行應(yīng)用。因此，用戶根據(jù)自己的操作習(xí)慣，自由組合功能，從而標(biāo)準(zhǔn)化操作觸摸屏。

（1）用戶界面的下載、傳送、通信等，克利用以太網(wǎng)接口、USB接口等加以實(shí)現(xiàn)。（2）在計算機(jī)中，無需PLC即可模擬組態(tài)。（3）可以對向量圖進(jìn)行直接創(chuàng)建、動態(tài)更新，利用人們熟悉的Windows，提供用戶界面。（4）在較長的時間內(nèi)，可以進(jìn)行歸檔（如變量和消息一類的過程數(shù)據(jù)）。（5）在新目標(biāo)設(shè)備中，對現(xiàn)有項(xiàng)目，可利用菜單選項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，復(fù)制現(xiàn)有內(nèi)容，并在新項(xiàng)目中進(jìn)行插入。（6）圖形用戶界面允許用鼠標(biāo)來創(chuàng)建面向?qū)ο蟮?、基于符號的?xiàng)目。

西門子組態(tài)軟件腳本中，能夠?qū)崿F(xiàn)ProTool開發(fā)環(huán)境的軟件接口二次開發(fā)。利用這一軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)趨勢曲線、報表打印、報警記錄等功能，還能夠?qū)ζ渌ㄐ艆f(xié)議進(jìn)行支持。

四、觸摸屏畫面組態(tài)

1、編程組態(tài)步驟

在ProTool編程軟件中，具有功能組件、圖形控件、控制器件庫等，能夠?qū)刂?、顯示等功能進(jìn)行組態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)可視化的故障、過程值、狀態(tài)等。被監(jiān)控系統(tǒng)，可由人機(jī)界面操作，處理、存儲、記錄、顯示PLC實(shí)時數(shù)據(jù)?；诓煌牟僮鳈?quán)限設(shè)置，能夠限定重要參數(shù)的方位，確保生產(chǎn)、系統(tǒng)安全。

在操作觸摸屏軟件中，能夠?qū)π畔ⅰ嬅孢M(jìn)行創(chuàng)建，并連接其與PLC程序，具體過程為：

（1）界面的可視化設(shè)計

活動、固定區(qū)域是界面主要區(qū)域，各個畫面共享固定區(qū)域，對系統(tǒng)中的工況指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)的顯示。根據(jù)畫面實(shí)時控制功能差異，對活動區(qū)域進(jìn)行設(shè)計。在幾面組態(tài)當(dāng)中，包含了很多中不同的格式，例如文本顯示、控制鍵組態(tài)、功能鍵組態(tài)、指示器組態(tài)、輸入輸出區(qū)域組態(tài)等。

（2）設(shè)定變量

在功能鍵、輸入輸出區(qū)域等觸摸屏組態(tài)功能當(dāng)中，變量和PLC的存儲單元、I/O接點(diǎn)之間，對相應(yīng)聯(lián)系進(jìn)行監(jiān)理，使觸摸屏敏感元件能夠輸出報警信號、PLC當(dāng)前過程值、PLC控制參數(shù)輸入等功能。組態(tài)后的部分變量。

⑶設(shè)置通訊參數(shù)

在PLC S7-200、觸摸屏之間，對通信進(jìn)行建立。

2、編程組態(tài)畫面

基于具體的工況，以下畫面是主要的組態(tài)：

（1）主畫面

主畫面使操作觸摸屏的默認(rèn)畫面，能夠顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時向其它畫面進(jìn)行切換。其中現(xiàn)場漿的濃度、流量等參數(shù)作為模擬量，漿壓報警指示狀態(tài)信號、共組喲中的進(jìn)刀狀態(tài)、點(diǎn)擊當(dāng)前工作狀態(tài)等作為狀態(tài)信號，通過動態(tài)的方式進(jìn)行顯示。

（2）其他畫面

除了上述主畫面以外，還包括了曲線畫面、幫助畫面、信息處理打印輸出、消息窗口等其它的畫面。其中，消息窗口顯示各個消息類別中排隊需要確認(rèn)的所有消息。在組態(tài)軟件中，可以選擇是最新的還是最早的消息首先顯示出來。如果組態(tài)了顯示模式“窗口/窗口”、“窗口/行”或“窗口/關(guān)閉”中的一個，則一旦報警消息到達(dá)，報警消息的消息窗口就自動打開

［1］廖常初.西門子人機(jī)界面組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2013，8.

［2］薛國慶.西門子PLC與觸摸屏綜合應(yīng)用教程［M］.中國電力出版社，2013.5.

［3］西門子（中國）有限公司.TP270/TP370觸摸屏使用手冊.