摘 要：本文主要介紹WEINVIEW觸摸屏在紙箱制造成型行業(yè)中的應(yīng)用；通過(guò)1臺(tái)觸摸屏同時(shí)控制6臺(tái)PLC；來(lái)完成機(jī)械部分的控制。通過(guò)觸摸屏，以方便現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行監(jiān)控和操作；同時(shí)完成重要數(shù)據(jù)的傳輸與設(shè)置。
一、引言
紙箱包裝機(jī)械是包裝行業(yè)最常用的設(shè)備；該設(shè)備的主要功能就是利用機(jī)械部分的精確定位；使紙箱成型并生產(chǎn)相關(guān)的成品。在早期控制系統(tǒng)主要通過(guò)單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)外部按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)控制；缺點(diǎn)是需要操作人員較多；參數(shù)調(diào)節(jié)比較麻煩；耗時(shí)較多。采用PLC作為控制器對(duì)控制系統(tǒng)有了較大改進(jìn)；在相關(guān)機(jī)械參數(shù)調(diào)節(jié)與定位相關(guān)方面有了更大的進(jìn)步；但在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中有些參數(shù)使生產(chǎn)操作員無(wú)法得到。隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的日益提高；產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格，要求現(xiàn)場(chǎng)操作人員隨時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品；并根據(jù)要求調(diào)節(jié)參數(shù)使產(chǎn)品的規(guī)格符合要求。觸摸屏＋PLC可以完全解決這種小型控制系統(tǒng)的所有問(wèn)題；并且可以將現(xiàn)場(chǎng)一些傳感器的信號(hào)在觸摸屏上顯示；可以方便現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員將相應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)寫入觸摸屏來(lái)對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行控制。
以上這種控制方案相比（工控機(jī)＋組態(tài)軟件＋PLC）在成本有很大的優(yōu)勢(shì)而且節(jié)約了很大的成本，所以這種控制方案現(xiàn)在已經(jīng)普遍被應(yīng)用。本文主要介紹WEINVIEW觸摸屏通過(guò)一屏多機(jī)的方式同時(shí)控制六臺(tái)PLC來(lái)完成相應(yīng)的機(jī)械控制以及采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等工作。
二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
結(jié)合實(shí)際硬件的資源和軟件的功能，建立如下圖1所示的觸摸屏和6臺(tái)PLC連接示意圖。觸摸屏的主要功能要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制量進(jìn)行控制；而且可以完全將現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)通過(guò)PLC采集上來(lái)；并且方便用戶和操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和設(shè)置。
當(dāng)觸摸屏將控制信號(hào)傳到PLC時(shí)；PLC將通過(guò)自己的內(nèi)部程序?qū)⑾鄳?yīng)的控制信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的現(xiàn)場(chǎng)傳感器。我們的主設(shè)備的傳動(dòng)主要靠一臺(tái)變頻電機(jī)；其他的機(jī)械定位主要是小型電機(jī)帶動(dòng)絲桿來(lái)進(jìn)行定位。這里選用三菱的FX1N的PLC；因?yàn)檫@里PLC需要接收編碼器傳輸過(guò)來(lái)的脈沖；在進(jìn)行對(duì)相應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行控制。這里采用6臺(tái)PLC來(lái)接收多個(gè)編碼器的高速脈沖來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)。6臺(tái)PLC通過(guò)485BD模塊并行連接，然后在和觸摸屏進(jìn)行連接；通過(guò)觸摸屏對(duì)不同站號(hào)的 PLC進(jìn)行發(fā)送命令和讀取相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到控制目的。
圖1 系統(tǒng)的概括圖
三、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)置
在這個(gè)系統(tǒng)里觸摸屏是主站，6臺(tái)PLC是從站。主站可以向PLC發(fā)送命令和接受命令，這里PLC不能向觸摸屏發(fā)送命令；PLC之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)觸摸屏。當(dāng)PLC接收到數(shù)據(jù)以后；在執(zhí)行相應(yīng)的程序?qū)ο鄳?yīng)的部分進(jìn)行控制。
在這里首先就對(duì)軟件的設(shè)置做簡(jiǎn)要的介紹；首先要對(duì)三菱PLC進(jìn)行設(shè)置；對(duì)波特率、接線方式、奇偶校驗(yàn)、PLC站號(hào)進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)橛辛_(tái)PLC所以要分別對(duì)六臺(tái)PLC進(jìn)行相同的設(shè)置，這里除了站號(hào)不一樣其它的都是一樣的 。這里在三菱的GX-develop的軟件里還要對(duì)三菱的通訊格式寄存器 D1820進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)將BFM#0的b9與b8設(shè)置為0；具體的設(shè)置可以參數(shù)設(shè)置圖請(qǐng)參考下圖：
圖2 三菱PLC通訊參數(shù)設(shè)置
觸摸屏的參數(shù)設(shè)置在對(duì)波特率、接線方式、奇偶校驗(yàn)要保持一致；在站號(hào)設(shè)置方面在觸摸屏要寫的站號(hào)只寫1到6臺(tái)中的一個(gè)站號(hào)就可以了；通過(guò)BD連接多臺(tái)要選擇MITSUBISHI FXON/2/2N COM 的驅(qū)動(dòng)；最重要的一點(diǎn)是要在系統(tǒng)參數(shù)編譯器選項(xiàng)菜單下；地址模式選擇相應(yīng)的擴(kuò)展模式。具體的參數(shù)的設(shè)置參考下圖3：
圖3 觸摸屏的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
在觸摸屏這邊主要組態(tài)三個(gè)模式；在三個(gè)模式里觸摸屏需要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸將不同PLC里的數(shù)據(jù)通過(guò)觸摸屏的數(shù)據(jù)傳輸功能把PLC里的數(shù)據(jù)讀到觸摸屏里的相應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)；然后通過(guò)宏指令通過(guò)算數(shù)運(yùn)算然后，再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降南鄳?yīng)的PLC的數(shù)據(jù)區(qū)；在這里為了提高觸摸屏讀取數(shù)據(jù)的數(shù)度；我們建議不管是觸摸屏還是PLC讀取連續(xù)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)；這樣有助于提高通訊速率。相關(guān)的設(shè)置如下：
圖4 數(shù)據(jù)傳輸
下面這幅圖是紙盒進(jìn)料的初始圖，圖5左邊的數(shù)據(jù)是讀取PLC的相關(guān)數(shù)據(jù)這里可以根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置然后通過(guò)按執(zhí)行按鈕來(lái)執(zhí)行宏指令對(duì)讀取上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；然后將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給PLC。圖6是相關(guān)數(shù)據(jù)的定義與運(yùn)算過(guò)程宏指令的觸發(fā)通過(guò)PLC控制元件來(lái)設(shè)置觸發(fā)。如下圖所示：
圖5 模式1
圖6 宏指令運(yùn)算
當(dāng)程序啟動(dòng)以后畫面首先進(jìn)入主頁(yè)面；當(dāng)進(jìn)入主頁(yè)面以后；首先，在沒(méi)有報(bào)警的情況下啟動(dòng)主電機(jī)；如果有報(bào)警要對(duì)報(bào)警進(jìn)行報(bào)警復(fù)位后在進(jìn)行操作然后對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。然后根據(jù)客戶的需求可以進(jìn)行自動(dòng)控制和手動(dòng)控制的選擇，而且在啟動(dòng)畫面還有相關(guān)的操作說(shuō)明，對(duì)操作員起到引導(dǎo)作用。
圖7 觸摸屏啟動(dòng)主畫面
四、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與通訊測(cè)試
這個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)完以后；剩下的就是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝和調(diào)試過(guò)程。這個(gè)過(guò)程相當(dāng)重要；好多在設(shè)計(jì)過(guò)程的問(wèn)題當(dāng)初不能發(fā)現(xiàn)；在調(diào)試的過(guò)程中有可能就會(huì)暴露出來(lái)。在調(diào)試的過(guò)程中主要發(fā)現(xiàn)兩個(gè)大問(wèn)題，問(wèn)題一是當(dāng)主電機(jī)啟動(dòng)時(shí)；會(huì)發(fā)生干擾使觸摸屏和PLC的通訊中斷；問(wèn)題二在觸摸屏同時(shí)給6臺(tái)PLC發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)通訊延時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)通訊中斷。
問(wèn)題的解決方案對(duì)于電機(jī)的干擾；因?yàn)橹麟姍C(jī)的啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；而觸摸屏和PLC的通訊線離電機(jī)不遠(yuǎn)而且通訊線沒(méi)有屏蔽；所以通過(guò)采用屏蔽線；增大通訊線與電機(jī)的距離這一問(wèn)題得到了很好的解決。對(duì)于問(wèn)題二的通訊故障；我通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)觸摸屏里的參數(shù)2的值和PLC的超時(shí)常數(shù)的值可以解決這個(gè)問(wèn)題；參數(shù)2的值在2－5是最佳的范圍；對(duì)于超時(shí)常數(shù)是0.3－0.6是最佳的范圍。對(duì)于這兩個(gè)值默認(rèn)的參數(shù)2是0；超時(shí)常數(shù)是3秒，如果對(duì)這連個(gè)參數(shù)不進(jìn)行調(diào)節(jié)就會(huì)出現(xiàn)上述通訊中斷的問(wèn)題。這兩個(gè)的值是通過(guò)實(shí)際測(cè)試得出的；如果控制系統(tǒng)里只連接2－3臺(tái)的PLC;那么這個(gè)值可能要適當(dāng)改變。對(duì)于波特率這里建議采用19200的波特率；如果提高波特率速度太快；也會(huì)出現(xiàn)通訊不上的問(wèn)題。
有關(guān)觸摸屏通訊參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參考圖8；重點(diǎn)設(shè)置部分已經(jīng)在圖片上做了標(biāo)記來(lái)供讀者參考。最后要強(qiáng)調(diào)控制系統(tǒng)中需根據(jù)觸摸屏連接PLC的數(shù)量和數(shù)據(jù)的傳輸量來(lái)進(jìn)行相關(guān)調(diào)試和測(cè)試來(lái)調(diào)節(jié)這個(gè)參數(shù)。如下圖所示圖8標(biāo)注出了紅色方框的地方即為參數(shù)需要設(shè)置的地方：
圖8 通訊參數(shù)設(shè)置
五、結(jié)束語(yǔ)
本文主要介紹了WEINVVIEW觸摸屏在紙箱包裝行業(yè)的的一個(gè)應(yīng)用。主要介紹觸摸屏如何控制PLC以及現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)的傳感器的原理；并對(duì)觸摸屏軟件通訊設(shè)置做了詳細(xì)的介紹。在觸摸屏軟件設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)傳輸和宏指令等功能；以及這些功能在一屏多機(jī)應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。就目前這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)投入生產(chǎn)；控制系統(tǒng)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單；可視化的人機(jī)界面非常容易讓操做人員掌握；而且更換產(chǎn)品時(shí)修改參數(shù)簡(jiǎn)單并且節(jié)約時(shí)間等這些優(yōu)點(diǎn)贏得了客戶的好評(píng)。