于春洪 董月超 咸曉玲

[摘? ? 要]利用通用的測試和數(shù)據(jù)采集軟件，能達(dá)到人機(jī)界面互動的效果，以通信方式和控制系統(tǒng)相連讀寫控制等方式，直接對控制系統(tǒng)發(fā)出指令，設(shè)置參數(shù)與控制流程，從而能夠?qū)⒖刂葡到y(tǒng)和管理信息系統(tǒng)連接在一起。文章中使用該配置來輪胎橡膠硫化機(jī)設(shè)計方案可以是虛擬的，本方案旨在提供采礦從業(yè)人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，活化PLC培訓(xùn)課程中常用的檢測目標(biāo)虛擬化技術(shù)。降低學(xué)習(xí)培訓(xùn)成本，減少測試服務(wù)平臺的體積，實現(xiàn)優(yōu)秀的培訓(xùn)實踐影響。

[關(guān)鍵詞]組態(tài)軟件;虛擬輪胎硫化機(jī);動畫設(shè)計

[中圖分類號]TP391.41 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–00–02

Animation Design of Virtual tire Curing Press Based on Configuration Software

Yu Chun-hong，Dong Yue-chao，Xian Xiao-ling

[Abstract]The use of universal testing and data acquisition software can achieve the effect of human-machine interface interaction. By means of communication and control system connection， read-write control， etc.， directly issue instructions to the control system， set parameters and control procedures， so as to control The system and the management information system are connected together. The design scheme of tire rubber vulcanizing machine using this configuration in the article can be virtual. This scheme aims to provide training and learning for mining practitioners and activate the virtualization technology of detection targets commonly used in PLC training courses. Reduce the cost of learning and training， reduce the size of the testing service platform， and achieve the impact of excellent training practices.

[Keywords]configuration software; virtual tire curing press; animation design

1 研究的背景和發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國的工業(yè)制造領(lǐng)域朝向自動化的方向發(fā)展。因為智能化的體系與自動化之間有密集的聯(lián)系，所以二者之間具有高度可靠性。PLC軟件最重要的作用就是能夠模擬智能化的發(fā)展態(tài)勢，不僅容易編程，而且具有較為完善的功能，具備極強(qiáng)的適應(yīng)性特點(diǎn)。PLC對于編程學(xué)習(xí)和智能化的工業(yè)制作體系、礦業(yè)開采體系等，具有模擬的特點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用，在礦山開展行業(yè)的培訓(xùn)和課程教導(dǎo)過程中，由于礦山開采領(lǐng)域內(nèi)每次數(shù)培訓(xùn)的人員數(shù)量具有較大的差異，因此礦業(yè)從業(yè)人員的課程培訓(xùn)和虛擬輪胎硫化機(jī)的應(yīng)用模擬具有較強(qiáng)的功效，如果能夠利用軟件增加實驗設(shè)備的使用空間和投入成本，靈活改進(jìn)控制對象，那么就能使礦上從業(yè)人員的PLC實驗?zāi)M更加有效果。目前這一軟件的普及速度比較快，但總體普及量還需要一定時間的積累，也正是在這樣的背景之下，才使得礦山開采培訓(xùn)和模擬教學(xué)具有更大的發(fā)展空間，PLC軟件模擬教學(xué)的自我設(shè)計功能以及設(shè)備的投入等需要一定的優(yōu)化，這就需要從各個領(lǐng)域入手，研究軟件的變量和綜合運(yùn)行環(huán)境，考慮實驗設(shè)備和實驗?zāi)M的空間及投入進(jìn)程，盡量降低成本，從而順利展開培訓(xùn)。

2 組態(tài)軟件

組態(tài)也稱組態(tài)軟件實時監(jiān)控系統(tǒng)，是指用于數(shù)據(jù)采集和過程管理的專用手機(jī)軟件，即自動化技術(shù)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控級的平臺和開發(fā)工具。其實，這種手機(jī)軟件也是一種便捷的方式，給用戶帶來了一個通用的工具軟件，可以快速搭建工業(yè)生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)運(yùn)維管理系統(tǒng)。配置軟件在機(jī)械、汽車、石油、化工、造紙、水處理和過程控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。該配置具有信息收集和進(jìn)程管理功能，改進(jìn)設(shè)計采用公司輪胎硫化機(jī)手機(jī)開發(fā)軟件組態(tài)軟件方法，該軟件包括開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)軟件、自然環(huán)境、操作系統(tǒng)軟件、自然環(huán)境和項目視圖瀏覽器。在開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)軟件的自然環(huán)境中，用戶還可以根據(jù)需求制作操作面板和動畫關(guān)聯(lián)的相關(guān)變量，運(yùn)行腳本制作程序后即可制作動畫的實際效果，變量可以設(shè)置為內(nèi)部變量或外部I/O變量。如果設(shè)置為外部I/O參數(shù)，則必須在工程電子計算機(jī)的計算機(jī)瀏覽器中配置相應(yīng)的I/O模塊。輪胎硫化機(jī)可以基于個人電腦和測試目標(biāo)插座盒中配備的I/O控制模塊進(jìn)行通訊，使用非常方便快捷，在制作操作面板時，可以使用輪胎硫化機(jī)中包含的圖案和動畫設(shè)計程序，讓輪胎橡膠硫化機(jī)的企業(yè)形象更好、更實生動。不僅圖像更直觀，更便于監(jiān)控，而且便于模擬靜態(tài)。PLC圖像可以更詳細(xì)地描述動畫演示對象的過程、構(gòu)成畫面等，這一動態(tài)畫面直觀地反映監(jiān)控對象信息的變化過程，也便于模擬靜態(tài)，可以更詳細(xì)地描述動畫顯示對象的過程，從而更直觀地反映監(jiān)控對象的信息變化過程，也便于仿真。進(jìn)入操作系統(tǒng)軟件的自然環(huán)境后，開發(fā)工具中展示使用者的模擬設(shè)計方案，展示綜合頁面運(yùn)行效果，移動客戶端的操作流程進(jìn)行信號處理后，輪胎硫化橡膠可以產(chǎn)生預(yù)期的動畫效果。如圖1所示。

3 輪胎硫化機(jī)模型與動畫設(shè)計

輪胎橡膠硫化機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的一種機(jī)械設(shè)備。其工作內(nèi)容可以簡化為：機(jī)械臂自上而下保持一段時間（進(jìn)氣口、硫化橡膠、排氣口），最后返回Endpoint。根據(jù)橡膠硫化機(jī)的工作內(nèi)容，對橡膠硫化機(jī)的模式進(jìn)行了動畫設(shè)計方案，綜合了具體制造中會產(chǎn)生的問題條件，提高了仿真效果合模故障。輪胎橡膠硫化機(jī)物理模型的制定，可有效排除機(jī)械設(shè)備的常見故障，并體現(xiàn)模擬功能，實現(xiàn)參考實際應(yīng)用的機(jī)器組態(tài)模擬。此外，還增加了合理的限位開關(guān)傳感器，依靠情況指示燈獲取輪胎橡膠硫化機(jī)的物理模型，這種模擬圖借助動畫設(shè)計能夠達(dá)到非常直觀的展示效果，對于用戶在開發(fā)環(huán)境內(nèi)設(shè)計的界面也能夠?qū)崿F(xiàn)模擬，從而能利用硫化機(jī)模型和動畫設(shè)計嘗試塑造輪胎硫化機(jī)的外形時期，外形更加簡潔明快，線條流暢，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效狀態(tài)的限定，對傳感器的狀態(tài)，硫化機(jī)的外部模型狀態(tài)，指示燈的位置等均加以模擬，從而能夠為公園后期的使用和以太網(wǎng)開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境的熟練應(yīng)用，提供有效的實踐依據(jù)。

3.1 輪胎橡膠硫化機(jī)外觀型號設(shè)計

參照實際輪胎橡膠硫化機(jī)，在組態(tài)王設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境下，制作了輪胎橡膠硫化機(jī)的簡化概念模型，并升級了相應(yīng)的行程開關(guān)傳感器和狀態(tài)指示燈，獲得輪胎橡膠硫化機(jī)橡膠硫化機(jī)概念模型。本實用新型可達(dá)到控制系統(tǒng)連接的目的，而輪胎型號的優(yōu)化設(shè)計，增加不同的顏色和圖案，隨著機(jī)器運(yùn)行，實現(xiàn)更高的應(yīng)用價值，在系統(tǒng)界面上實現(xiàn)簡單的維護(hù)效果，通過編程實現(xiàn)模擬式設(shè)計，通過編程實現(xiàn)模擬效果，控制畫面圖形，使其更加靈活。這樣做能夠方便使用者對設(shè)置參數(shù)的干預(yù)流程的綜合控制，機(jī)器系統(tǒng)的范圍、模擬等均起到良好的嵌套效果，實現(xiàn)多層次組態(tài)軟件的控制效應(yīng)，并能使其外觀型號等，均達(dá)到比較理想的效果。

3.2 適應(yīng)度組件調(diào)整變量與動畫的關(guān)系

輪胎硫化機(jī)的運(yùn)動部件必須是與它們的關(guān)系相對應(yīng)的控制自變量。其中，支撐性部件是輪胎橡膠硫化機(jī)的機(jī)械臂，必須不斷上下運(yùn)動，形成其關(guān)系的積分變量?？刂撇考窍尬婚_關(guān)傳感器，必須標(biāo)明傳感器的兩個條件;同理，指示部件為狀態(tài)指示燈，另外還有的部件分別為輪胎橡膠硫化機(jī)和橡膠硫化機(jī)。因此，運(yùn)動及控制變量組件之間的相關(guān)性成分形成離散變量。輪胎硫化機(jī)的指示燈和隱函數(shù)用于指示離散變量的兩個差異。鎖定組件是鎖模失敗的模擬按鈕，是其關(guān)系的離散變量，是其動畫調(diào)整變量的一部分。為了能使運(yùn)動部件的控制變量與動畫之間的關(guān)聯(lián)性更密切，需要通過多變量分析達(dá)到理想的故障模擬效果。這是對函數(shù)參數(shù)變量的模擬，可以設(shè)置不同的變量、名稱，達(dá)成對動畫控制變量的綜合控制。一般來說，常用的變量名稱有進(jìn)氣、放氣、報警、輪胎硫化裝置垂直位置等，變量的描述也能夠符合輪胎硫化機(jī)的應(yīng)用需求，能夠使用不同變量的指示燈配合變量的類型結(jié)構(gòu)。

3.3 I/O控制變量與內(nèi)部動畫變量間關(guān)系的建模與程序?qū)崿F(xiàn)

不同變化分量是連續(xù)適應(yīng)度分量，其與輪胎硫化機(jī)中的內(nèi)部整數(shù)變量有關(guān)?？刂破浣∩磉\(yùn)動的截止閥的控制變量一般是外接電源開關(guān)。因此，需要在I/O操縱變量與內(nèi)部自變量之間建立數(shù)學(xué)分析模型，以保持外部操縱離散變量與內(nèi)部整數(shù)變量之間的一致性。2號組件必須左右移動。假設(shè)它沿垂直坐標(biāo)移動，其坐標(biāo)由y表示。從縱坐標(biāo)往下是正方向，那么I/O調(diào)整變量和動畫自變量關(guān)聯(lián)為：

y=y+Δy（c=1，o=0）

y=ymax （y>ymax）

y=y-Δy（c=0，o=1）

y=ymin （y>ymin）

I/O離散變量是相關(guān)的，Ay是左右移動的步幅，ymin和ymax分別表示可以移動的2號組件的最上部分和最下部分。明確運(yùn)動組件內(nèi)部整數(shù)自變量與外部I/O離散變量之間的數(shù)學(xué)類關(guān)聯(lián)后，還需要在組態(tài)王6.53的屏幕命令語言表達(dá)式對話框中編寫腳本程序流程，以便可以創(chuàng)建外部環(huán)境自變量，其代碼如下：

if（＼＼本站點(diǎn)’合模=1&&＼＼本站點(diǎn)’開模==0）

{＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置=＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置+△%}if（＼＼本站點(diǎn)’合模==0&&＼＼本站點(diǎn)’開模==1）

{＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置=＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置-Ay;}if（＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置<=外出）

{＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置=ymin;}

if（＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置>=Ymax）

{＼＼本站點(diǎn)’輪胎硫化裝置垂直位置=Ymax;}

3.4 主令器件的繪制

輪胎橡膠硫化機(jī)的控制按鈕可以在組態(tài)王6.53的設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境中制作，實際操作網(wǎng)頁如下欄所示。實際操作網(wǎng)頁的頁面欄中有緊急剎車、脫模、合模、校準(zhǔn)4個按鈕。此類功能鍵均與外部I/O變量相關(guān)。當(dāng)客戶進(jìn)入組態(tài)王6.53電腦操作系統(tǒng)手機(jī)軟件的生態(tài)環(huán)境對功能鍵進(jìn)行操作時，可以根據(jù)測試的總體目標(biāo)傳輸功能鍵的信息。電源插座盒到PLC，最終生成的輪胎橡膠硫化機(jī)操作頁面。主要命令組件的模擬和使用，有助于培養(yǎng)使用者的綜合技能，而對所有的傳送口和傳送對象的應(yīng)用，恰恰能夠更好地控制輪胎硫化機(jī)的運(yùn)行，實現(xiàn)組合狀態(tài)的信息化通路，并能夠沿著不同的模型架構(gòu)，使培訓(xùn)系統(tǒng)更加符合輪胎硫化機(jī)運(yùn)作的基本規(guī)律。根據(jù)主要命令器件的繪制可以使得按鈕狀態(tài)的信息通過被控制對象接口進(jìn)行傳送，而主要命令器件的繪制能夠使使用者的視野更加開闊，模擬效果更佳，在輪胎硫化機(jī)控制界面的模擬方面，打造更加逼真的模擬效果。正是在這樣的控制界面之下，模擬者能夠根據(jù)實際應(yīng)用效能，達(dá)到更好地應(yīng)用實踐訓(xùn)練質(zhì)量。

4 結(jié)束語

根據(jù)配置設(shè)計方案，采用虛擬輪胎橡膠硫化機(jī)進(jìn)行礦山從業(yè)人員PLC學(xué)習(xí)培訓(xùn)，使用軟件模擬能夠達(dá)到很多的教學(xué)效果。在配置中簡要描述了輪胎橡膠硫化機(jī)的動態(tài)設(shè)計過程，在硬件配置上，簡要描述了輪胎橡膠硫化機(jī)的動態(tài)設(shè)計過程，完成了輪胎橡膠硫化機(jī)的脫模、合模、急停、校正合模、模具失效模擬仿真。PLC程序設(shè)計不僅降低了學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、測試綜合服務(wù)平臺的結(jié)構(gòu)和仿真成本，而且有助于塑造從業(yè)者的實際操作能力，取得良好的培訓(xùn)效果評價。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬志愿，徐發(fā)濤，宗曙光.基于組態(tài)軟件的虛擬輪胎硫化機(jī)動畫設(shè)計[J].電子世界，2020（23）：158-159.

[2] 一種用于橡膠輪胎生產(chǎn)的新型硫化機(jī)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2020，46（23）：61.