觸摸屏技術(shù)在隨流孕育裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
尹德秀，段華滎，劉文化，李超
(中國一拖集團(tuán)有限公司工藝材料研究所，河南洛陽471004)

摘要：將觸摸屏技術(shù)應(yīng)用在隨流孕育裝置控制系統(tǒng)中，可直觀地顯示和設(shè)定隨流孕育工藝參數(shù)，且操作簡單，并可增強(qiáng)人機(jī)交互的靈活性，方便操作人員隨時(shí)了解掌握隨流孕育裝置的工作情況，便于實(shí)時(shí)處理，對(duì)提高鑄件孕育處理質(zhì)量可起到良好的效果，且具有可推廣的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：觸摸屏；隨流孕育裝置；控制系統(tǒng)，應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TG233 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000—8365(2010111—1412—03

    隨流孕育是在澆注鑄型的同時(shí)，孕育裝置按照設(shè)定的孕育工藝參數(shù)要求，向澆注的鐵液流中均勻地添加孕育劑。其中，孕育工藝參數(shù)主要包括：設(shè)定的給料流速量(g／s)、設(shè)定的給料時(shí)間(s)、實(shí)際給料總量(g)、實(shí)際給料流量(g／s)。這些孕育工藝參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用，將直接影響鑄件的孕育處理效果，鑄件品質(zhì)要求越高，影響越為明顯。

    在以往的應(yīng)用過程中，PLC的人機(jī)對(duì)話方式較為單一，僅能利用旋鈕實(shí)施孕育工藝參數(shù)的設(shè)定，很難完成工藝流程的實(shí)時(shí)顯示，給操作者帶來不便，尤其是不能隨時(shí)了解掌握隨流孕育裝置的工作情況。為解決這一問題，我們選用觸摸屏工業(yè)圖形顯示器(簡稱觸摸屏)作為新一代隨流孕育裝置控制系統(tǒng)中的人機(jī)對(duì)話接口。該觸摸屏一方面能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制面板和鍵盤，方便各類參數(shù)的設(shè)定；另一方面能夠在線實(shí)時(shí)顯示孕育工藝參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，方便操作者隨時(shí)了解掌握，防止孕育不充分、孕育不均勻或沒經(jīng)孕育處理的不合格鑄件流人下道工序，造成不應(yīng)有的損失。

    本文以歐姆龍公司NS5系列觸摸屏在隨流育裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)觸摸屏的人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行研究探討。

1 隨流孕育裝置控制系統(tǒng)構(gòu)成

    隨流孕育裝置控制系統(tǒng)主要由歐姆龍公司生產(chǎn)的CPlH—XA40DR-A型可編程控制器、NS5型觸摸顯示屏、微型流量計(jì)、振動(dòng)控制器，以及外圍控制電路等構(gòu)成。其控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1。

圖1控制系統(tǒng)框圖
 

1．1 PLC在系統(tǒng)中的作用

    PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，接收開關(guān)量、模擬量輸入的信號(hào)。經(jīng)處理后輸出開關(guān)量、模擬量，能夠?qū)﹄S流孕育裝置的整個(gè)給料過程實(shí)施有效地控制，其中包括給料流量的控制、相關(guān)動(dòng)作的實(shí)際運(yùn)行情況和故障報(bào)警信號(hào)的在線實(shí)時(shí)處理等。另外，通過與觸摸屏進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，為觸摸屏的顯示提供數(shù)據(jù)，并對(duì)觸摸屏輸入的信息進(jìn)行處理；完成數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換；判斷傳遞數(shù)據(jù)信息、報(bào)警信息等。

    選用歐姆龍公司生產(chǎn)的CPlH—XA40DR-A型可編程控制器作為主控制單元。CPlH系列是一款凝聚多種功能的一體機(jī)，內(nèi)藏模擬量輸入輸出功能、串行通信功能、USB并聯(lián)端口標(biāo)準(zhǔn)搭載，可大幅提高各種應(yīng)用的應(yīng)對(duì)能力。其中，內(nèi)藏的4點(diǎn)模擬量輸入和2點(diǎn)模擬量輸出，分辨率能達(dá)到1／12 000。它能夠采集來自隨流孕育裝置上的微型流量計(jì)的模擬量信號(hào)，經(jīng)過PLC的PID運(yùn)算后，輸出模擬量信號(hào)給控制器。另外，通過RS232端口，可以直接與歐姆龍的NS5型觸摸屏相連，操作者可通過觸摸屏方便地設(shè)定并調(diào)整孕育工藝參數(shù)，如給料流量(g／s)、給料時(shí)間(s)等，以滿足實(shí)際使用的需要。

1．2 NS5觸摸屏的特點(diǎn)

    NS5觸摸屏是OMRON新一代觸摸屏。其中，有效顯示區(qū)域尺寸：5．7時(shí)；顯示材料：STN；像數(shù)：320×240；顯示色彩：4 096色；畫面數(shù)據(jù)容量：6M。NS5觸摸屏通過從設(shè)備庫中拖放智能控件，可定制界面，使操作優(yōu)化。另外，其獨(dú)特的標(biāo)簽切換功能，可以為一個(gè)單畫面數(shù)據(jù)文件制作多個(gè)語言版本，使得多語言功能只需簡單地切換標(biāo)簽就可實(shí)現(xiàn)。在硬件性能上，NS系列有著32 000色的高分辨率，更大的圖象數(shù)據(jù)容量和更快的圖象顯示速度。

2觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1觸摸屏的安裝

    為便于操作和觀察，將觸摸屏安裝在如圖2的吊式孕育參數(shù)顯示裝置上，該裝置通常安裝在澆注機(jī)駕駛室前端上側(cè)，可依據(jù)操作者所需的最佳平視視角范圍，實(shí)施高低、轉(zhuǎn)角位置的調(diào)整，便于操作者在操作澆包翻轉(zhuǎn)澆注的同時(shí)，觀察孕育過程中的工作參數(shù)的變化情況，而且空間占位較小，適合“移動(dòng)式澆注機(jī)”且駕駛室空間較為狹小的場(chǎng)合。

圖2 吊式孕育參數(shù)顯示裝置立體效果圖
 

2．2觸摸屏軟件的編制

    NS5觸摸屏通過COMl口與CPlH PLC的COM2口相連，進(jìn)行1：1 NT鏈接通訊。只需將PLC的CPU單元的通信開關(guān)設(shè)置為OFF，并將RS-232C端口的通信方式設(shè)置為1：1 NT鏈接通信即可，無需其他設(shè)置。

    NS5觸摸屏通過歐姆龍CX-Design計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件編制CX-Designer，是一個(gè)功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件。它在Windows操作系統(tǒng)下安裝，操作界面保持了Windows的基本風(fēng)格，支持鼠標(biāo)的拖拽、剪切、粘貼等一些易用特性。基本界面由標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄4個(gè)固定顯示，以及操作編輯窗口組成。可根據(jù)需要將這些工具條放在窗口的四周，構(gòu)成使用者習(xí)慣的個(gè)人操作界面風(fēng)格。該畫面程序的每一項(xiàng)功能都對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC的DM區(qū)或者一個(gè)通道字的位。使得操作機(jī)器和修改工藝參數(shù)變得非常簡單。

    該觸摸屏主要有六個(gè)頁面，包括初始頁面、工作主頁、設(shè)備工作狀態(tài)指示、工作參數(shù)設(shè)定、報(bào)警選擇、報(bào)警參數(shù)設(shè)定頁面。

2．3主要功能頁面的顯示及控制功能介紹

(1)工作主頁，頁面顯示如圖3。

圖3觸摸屏組態(tài)框圖
 

    本頁面為工作主頁，即澆包澆注時(shí)應(yīng)顯示給操作者觀察的孕育“工作參數(shù)”頁面。

    如果按照孕育工藝要求需重新設(shè)定“設(shè)定流速”時(shí)，可點(diǎn)按相應(yīng)“口”圖框按鈕后，隨即出現(xiàn)軟鍵盤，操作者隨后按鍵輸入所需設(shè)定的流速值，再在軟鍵盤上按“Enter”鍵，即可返回“工作主頁”頁面，表明設(shè)定完成。“實(shí)際流速”、“單次總重”框中可分別實(shí)時(shí)顯示實(shí)際工作時(shí)的給料流量和單次給料的總量。按位于左下方的清零“口”圖框按鈕，可清除實(shí)際流速“口”和單次重量“口”中的數(shù)值。點(diǎn)按下翻頁“口”圖框按鈕，可進(jìn)入下一頁面。

(2)設(shè)備工作狀態(tài)指示，頁面顯示如圖4。

圖4工作主頁”頁面
 

    通過該頁面，可以直觀地顯示出給料機(jī)的“工作方式”、“封口裝置”處于何種工作狀態(tài)、“氣吹送料”的工作模式、“加料延時(shí)”是否打開等設(shè)備工作狀態(tài)，本頁面主要起指示作用，其狀態(tài)的改變通過隨流孕育裝置電控柜面板上的按鈕或選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。屏幕下方的“上翻頁”、“下翻頁”、“主頁面”按鈕，可以進(jìn)行頁面的切換。

(3)工作參數(shù)設(shè)定，頁面顯示如圖5。

圖5“設(shè)備工作狀態(tài)指示”頁面
 

    本頁面可以通過“下料延時(shí)設(shè)定”圖框方便地設(shè)定延時(shí)給料的時(shí)間，時(shí)間設(shè)定好后，只有在給料延時(shí)允許(通過開關(guān)控制)的情況下，每次啟動(dòng)一次給料開關(guān)，給料時(shí)間按設(shè)定的時(shí)間加料工作。

    “開環(huán)控制量”在閉環(huán)控制情況下，僅能顯示控制信號(hào)的模擬量大小，系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)下，通過下方的“增”、“減”按鈕可以調(diào)整控制信號(hào)的大小，從而手動(dòng)調(diào)整振動(dòng)給料機(jī)的給料量。

(4)報(bào)警選擇，頁面顯示如圖6。

圖6工作參數(shù)設(shè)定”頁面
 

    本頁面可以對(duì)“堵料報(bào)警”、“總量超差監(jiān)控”、“瞬量超差監(jiān)控”、“料位報(bào)警”4種報(bào)警信息，根據(jù)工藝要求關(guān)注的重要度，在使用時(shí)選擇開啟或關(guān)閉。如選擇“堵料報(bào)警”開啟，則在本頁面上相應(yīng)處的“◎”顯示燈亮。這項(xiàng)功能的采用，可使報(bào)警的類型選
擇更具靈活性。

(5)報(bào)警參數(shù)選擇，頁面顯示如圖7。

圖7“報(bào)警選擇”頁面
 

    通過本頁面可以設(shè)定報(bào)警的條件，因?yàn)椴煌�的被澆注�?duì)象，其質(zhì)量要求不盡相同，孕育給料的瞬時(shí)流量范圍及總量范圍也不盡相同。所以，操作者可依據(jù)不同的孕育工藝，方便地通過該頁面的圖框按鈕輸入適合的參數(shù)數(shù)值，控制其設(shè)定的流量報(bào)警參數(shù)，保證澆注
時(shí)的孕育質(zhì)量。

3 結(jié)語

    觸摸屏作為一種人機(jī)界面友好、組態(tài)編程靈活的人機(jī)交互設(shè)備，彌補(bǔ)了PLC在人機(jī)交互方面的不足，充分發(fā)揮了PLC的更多潛能，也使得隨流孕育裝置操作簡單易行。

    基于觸摸屏技術(shù)的隨流孕育控制系統(tǒng)，已隨同隨流孕育裝置一起應(yīng)用于中國一拖公司的靜壓造型線上，并且也成功地推廣應(yīng)用到山東某公司的大件造型
線和樹脂砂造型線上，收到了良好的效果。