蔣德鵬

（青島新東機(jī)械有限公司，山東青島 266319）

0 引言

DZBX 型吊掛式拋丸清理機(jī)主要由拋丸器、清理室組立、吊鉤公轉(zhuǎn)（2 工位轉(zhuǎn)換）和自轉(zhuǎn)裝置（2 工位自轉(zhuǎn)，即搬送部組立）、彈丸循環(huán)系統(tǒng)（含螺旋輸送機(jī)、提升機(jī)、分離器、流量調(diào)整裝置）、除塵系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成。

清理室內(nèi)呈180°布置了兩個(gè)工位，搬送部組立上裝有2 個(gè)吊鉤工裝，工件掛在吊架上，由旋轉(zhuǎn)室公轉(zhuǎn)到拋丸器工作區(qū)。拋丸器高速拋出的彈丸形成扇形彈束均勻地打擊在工件上，使工件各個(gè)部位得到有效清理，在清理的同時(shí)，另一個(gè)工位可以方便地裝夾、拆卸工件，同時(shí)可以預(yù)約起動(dòng)，達(dá)到一人操作多臺(tái)設(shè)備，使生產(chǎn)效率成倍增長(zhǎng)。

濺落的鋼丸和工件表面被清理下來的雜物由螺旋輸送機(jī)送入提升機(jī)內(nèi)，由提升機(jī)提至分離器內(nèi)進(jìn)行分離，細(xì)小粉塵經(jīng)除塵管路由風(fēng)機(jī)吸至除塵器內(nèi)，經(jīng)濾袋過濾，清潔空氣排入大氣，粉塵和碎丸等流入廢料筒，分離凈化后的彈丸經(jīng)流量調(diào)節(jié)裝置重新分配到兩個(gè)拋丸器中循環(huán)利用。

在吊掛式拋丸清理機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了盡可能減少設(shè)備的占用空間，同時(shí)方便設(shè)備的運(yùn)輸與安裝，采用壁掛式電控柜，PLC 采用三菱FX3GA 系列，拋丸器電機(jī)用變頻器為三菱FR-E840 系列，本文介紹使用的觸摸屏為PROFACE 的PFXGP4301TW 型觸摸屏，該屏尺寸為5.7 英寸，分辨率為320×240 像素，真彩LCD 屏，內(nèi)部存儲(chǔ)器8 MB，通信接口COM1 支持RS232C/RS422 通信，另外還有USB 接口1 個(gè)。該屏價(jià)格適中，功能強(qiáng)大，USB 接口傳送程序方便快捷，PROFACE 觸摸屏編程軟件GP-PRO EX 操作靈活，功能多樣，組態(tài)界面充滿人性化設(shè)計(jì)。

1 觸摸屏界面設(shè)計(jì)

1.1 自動(dòng)操作界面

設(shè)備最常用且最主要的功能是自動(dòng)操作界面，觸摸屏設(shè)計(jì)原則為力求界面簡(jiǎn)潔，盡可能讓操作人員從一個(gè)界面上即可了解設(shè)備的各種狀態(tài)，如自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)前設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)是否在原位置，是否滿足各種先決條件來達(dá)到自動(dòng)啟動(dòng)，以及設(shè)備是否存在各種異常狀態(tài)等，都能一目了然、直觀明白，觸摸屏自動(dòng)操作界面如圖1 所示。

拋丸清理機(jī)最重要的生產(chǎn)指標(biāo)是工件的清理效果，并且清理工件時(shí)拋丸器的電流值是鋼丸投射量的一個(gè)間接反應(yīng)，因此從PLC 程序設(shè)計(jì)考慮，當(dāng)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中鋼丸投射開始時(shí)，觸摸屏自動(dòng)切換到一個(gè)拋丸器電流表界面，以便實(shí)時(shí)觀察拋丸器的電流值。為了實(shí)現(xiàn)此功能，設(shè)計(jì)時(shí)將電流表畫面進(jìn)行編號(hào)，需要時(shí)將此畫面的編號(hào)送入觸摸屏預(yù)先設(shè)定好的切換界面用寄存器即可實(shí)現(xiàn)。拋丸器的電流值由三菱FR-E840 型變頻器以模擬電壓信號(hào)的形式傳遞至PLC 的模擬量輸入模塊，經(jīng)過模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再經(jīng)過程序計(jì)算顯示為觸摸屏上的電流值。

1.2 條件設(shè)定界面

為了使設(shè)備更具操作性和可維護(hù)性，將一些可以改變?cè)O(shè)備性能的時(shí)間參數(shù)做到觸摸屏上，客戶可以根據(jù)設(shè)備的使用情況做修改，以提高設(shè)備的性能。

一類參數(shù)是加工參數(shù)，修改此類參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備滿足客戶多種工件的加工要求，提高了設(shè)備性能。另一類參數(shù)為運(yùn)行參數(shù)，簡(jiǎn)單修改運(yùn)行參數(shù)可以變更設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從安全性上考慮，為防止誤操作修改參數(shù)，可在界面上加密碼保護(hù)，觸摸屏參數(shù)設(shè)定界面如圖2 所示。

圖2 參數(shù)設(shè)定界面

設(shè)備在正常使用中不可避免需要進(jìn)行定期點(diǎn)檢，以確保穩(wěn)定運(yùn)行，保證生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)量。因此將設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過觸摸屏展現(xiàn)給客戶，如設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、工件加工數(shù)量等，更創(chuàng)新性地加入各類易損件的更換預(yù)報(bào)，如設(shè)置清理室內(nèi)的耐磨護(hù)板在鋼丸投射工作達(dá)到500 h 后報(bào)警，運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定報(bào)警值后報(bào)警，提醒維護(hù)人員檢查護(hù)板損壞情況，及時(shí)準(zhǔn)備及更換備件，以免因易損件的更換問題耽誤生產(chǎn)，觸摸屏維護(hù)設(shè)定界面如圖3 所示。

圖3 維護(hù)參數(shù)設(shè)定界面

1.3 手動(dòng)操作界面

手動(dòng)操作界面是設(shè)備觸摸屏必需的界面，用于設(shè)備的維修及調(diào)試，按鈕盡可能按照自動(dòng)運(yùn)行時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的啟動(dòng)順序排放，對(duì)客戶來說更容易學(xué)習(xí)操作。另外，所有按鈕制作為帶燈按鈕，操作時(shí)將各部件運(yùn)行狀態(tài)直觀地反映出來。

1.4 機(jī)器狀態(tài)界面

機(jī)器狀態(tài)界面可將機(jī)器的PXS、LS、RS 等開關(guān)的狀態(tài)以指示燈及形狀的方式直觀地表示出來，方便操作人員觀察，DZBX型吊掛式拋丸清理機(jī)因結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，只制作指示燈觀察，在大型清理設(shè)備的設(shè)計(jì)中，還可以做整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)畫面，實(shí)現(xiàn)在電控柜前即可對(duì)設(shè)備動(dòng)作位置有明確的定位。

1.5 設(shè)備異常界面

設(shè)備異常狀態(tài)通過異常界面第一時(shí)間通知操作人員，異常界面，可以幫助維修人員在最短時(shí)間判定故障位置以解除故障，使設(shè)備盡快投入生產(chǎn)，保證生產(chǎn)計(jì)劃。因此故障報(bào)警要簡(jiǎn)潔明了，多采用履歷和故障指示燈等方式。本設(shè)計(jì)采用履歷報(bào)警，并對(duì)報(bào)警內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單描述，還可將解決辦法描述給客戶，即使新購(gòu)入設(shè)備客戶也可在最短時(shí)間內(nèi)熟悉設(shè)備的使用及簡(jiǎn)單故障的排除方法。此設(shè)備履歷報(bào)警與報(bào)警文本關(guān)聯(lián)，如果客戶要求，還可以對(duì)觸摸屏做多語言設(shè)置，實(shí)現(xiàn)在不同語言文本間切換。

1.6 其他功能界面

（1）功能選擇界面：DZBX 型吊掛式拋丸清理機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將很多選擇功能同時(shí)做入觸摸屏，當(dāng)客戶選擇機(jī)械形式不同，只需從觸摸屏上選擇自己設(shè)備對(duì)應(yīng)功能添加即可，使一套程序可以用于同系列大多數(shù)設(shè)備，而無需設(shè)計(jì)人員重復(fù)編程，極大減少了電氣設(shè)計(jì)人員的編程和調(diào)試時(shí)間，從而降低設(shè)備生產(chǎn)制作成本，提高設(shè)備的利潤(rùn)率。

（2）安全確認(rèn)界面：隨著安全理念的不斷深化，因此客戶購(gòu)買設(shè)備時(shí)對(duì)安全性的要求越來越高，對(duì)安全隱患的預(yù)防越來越看重，因此制作了安全確認(rèn)解界面，每天上班開機(jī)先要操作人員對(duì)應(yīng)點(diǎn)檢，保證設(shè)備的正常及操作人員的安全。安全確認(rèn)包含操作員個(gè)人當(dāng)日健康狀況的自評(píng)、勞動(dòng)保護(hù)用品的佩戴、設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域安全門及人員進(jìn)入的確認(rèn)、設(shè)備自身問題易發(fā)點(diǎn)的狀態(tài)確認(rèn)等。通過此類開機(jī)畫面提高操作人員安全意識(shí)，最大限度地保護(hù)操作人員與設(shè)備，部分安全確認(rèn)內(nèi)容如圖4 所示。

圖4 安全確認(rèn)界面

2 觸摸屏與PLC 的通信

PROFACE 觸摸屏與PLC 的通信方式在PROFACE 觸摸屏官網(wǎng)有詳細(xì)的通信手冊(cè)可以查詢，手冊(cè)詳細(xì)介紹了PLC 端及觸摸屏端的通信設(shè)置，設(shè)定參數(shù)如圖5 所示。手冊(cè)內(nèi)配有詳細(xì)的接線圖方便用戶自制通信電纜，可以降低生產(chǎn)成本，方便設(shè)備維護(hù)。

圖5 觸摸屏通信設(shè)定參數(shù)

3 結(jié)束語

工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域日新月異的發(fā)展，PLC、觸摸屏等的使用越來越被客戶所接受，普遍應(yīng)用于設(shè)備控制系統(tǒng)，其具有體積小、安裝方便、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。因此，觸摸屏潛在功能的開發(fā)將使設(shè)備的功能愈加強(qiáng)大，在滿足設(shè)備基本的功能使用后，通過觸摸屏及組態(tài)軟件中各種強(qiáng)大的功能使設(shè)備性能提高到一個(gè)更高的水平。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)工控品牌的不斷發(fā)展，國(guó)產(chǎn)觸摸屏在品質(zhì)與功能上正逐步追趕及超越國(guó)外品牌，使用國(guó)產(chǎn)品牌可大大降低成本及貨期問題，為國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商及設(shè)備用戶提供更質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品和更好的服務(wù)。