基于触摸屏的实验型生产系统监控研究

基于触摸屏的实验型生产系统监控研究

李秀玲

广东粤威环境技术有限公司广东东莞523201

摘要：近年来，我国的制造行业有了很大进展，制造企业间的竞争也在不断增大。本文搭建了一套以多功能工作站组成的实验型生产系统为监控对象的监控系统，利用三菱PLC、CC－LINK总线和EV触摸屏对系统硬件进行了设计，根据需求设计了系统软件的架构，确定了软件各模块的功能，并运用组态软件EV5000对监控系统各模块的界面进行了详细设计。

关键词：自动化生产；实验系统；监控；可编程逻辑控制器；CC－LINK

引言

随着科技的发展，触摸屏作为一种新型的人机界面(HMI)技术出现后得到的快速的发展。触摸屏使用方便，操作简单，价格低廉，可靠性高，在工业生产中得以广泛的应用。

1实验型生产系统

本监控系统的主要监控对象是由多功能工作站组成的实验型生产系统，其主要进行的是模拟焊接。①多功能工作站。多功能工作站是实验型生产系统的基本组成单元，采用了模块化的设计方法。多功能工作站的总体布局如图1所示。②实验型生产系统工作流程。实验型生产系统由4个工作站(工件检测站/模拟焊接站/成品检测站/成品分拣站)构成。原料从立体仓库出库，由AGV(automatedguidedvehi-cle)小车从立体仓库运输至工作站1，由传送带传送至缓冲托盘内。在工作站1上，机器人视觉系统对原材料进行尺寸检验，检验合格后再由AGV小车运往工作站2。工作站2的机器人换上气抓组件，抓起原料放置在变位机平台上并由气缸夹紧，然后再换上画笔工装，对零件进行模拟焊接，在工件表面留下模拟焊接的轨迹。完成后，由AGV运往工作站3，成品在工作站3完成颜色检验后运往工作站4进行分拣，最后由AGV小车运往立体仓库。在生产过程中检测出的不合格品运往废品库。

图1多功能工作站总体布局图

2硬件系统设计

2.1触摸屏

考虑到经济实用、性价比以及产品的易用性，本系统选用EV触摸屏型号为MT5500。触摸屏主要负责生产系统各流程控制及监控、传感器信号监控、设备参数的设置和修改、报警显示等。

2.2三菱PLC

系统中采用1个三菱Q系列PLCQ02H作为主站PLC，控制工作站1;采用3个三菱FX系列PLCFX3U作为从站PLC，分别控制工作站2、工作站3、工作站4。

2.3CC－LINK

系统采用CC－LINK现场总线技术进行主站PLC与从站PLC间的通信。CC－LINK现场总线具有良好的兼容性和抗噪性，在拥有强大性能的同时还拥有较高的可靠性，能够有效地减少工业现场中设备间复杂的配线。由于本监控系统中采用的是三菱PLC，因此采用CC－LINK现场总线能够保证较好的兼容性。

3系统通信设计

3.1使用触摸屏监控生产系统

该项目需要实现的功能有:1)设备的手动操作。通过界面软按钮方便地实现生产线中各设备的手动操作，对于热风群、胶液群的启停实现一键管理;2)数据显示。生产过程数据实时显示;3)参数设置。通过界面的I/O窗口对过程参数进行设置，比如对执行机构对应的编码器角度值的设置;4)故障报警或告警提示;5)数据记录。对生产过程数据以及报警记录等进行顺序保存，以便查看分析数据;6)用户管理。对不同的操作员赋予不同等级的操作权限。使用WinCCflexible软件对西门子MP377触摸屏进行组态。WinCCflexible软件提供内部变量和外部变量两种变量，当创建外部变量后，可以直接访问在PLC编程期间创建的所有变量，而内部变量不与PLC连接，只供内部组态使用。变量在变量编辑器中创建和组态，常规、属性和事件等3个变量特性可以在属性视图中设置。下面介绍几个主要界面的设计方法。

3.2通信网络设计

监控系统中的4个PLC分别控制4个多功能工作站，并进行现场数据的采集，从站PLC将采集到的数据通过CC－LINK通讯协议传送到主站PLC上，主站PLC主要进行上位机操作指令的传达以及所有设备工作状态数据的汇集。触摸屏通过ＲS232串行总线与主站PLC进行通讯。

3.3触摸屏人机界面设计

可对触摸屏的设置、画面及功能的进行组态，组态完成后，组态文件可以下载到触摸屏了。

3.4网络组态设置

CC－LINK网络组态的设置内容主要包括传送速率和模式设置、自动刷新设置、站号设置以及网络参数设置，其中网络参数的主要内容包括连接模块数、自动回复模块数和重试次数等。自动刷新参数设置主要包括远程输入ＲX、远程输出ＲY、特殊寄存器ＲWw、特殊继电器、特殊寄存器ＲWr的刷新软元件的设置。采用GX－developer软件进行网络组态的设置。设置完这些参数并下载至三菱Q02HPLC中后，CC－LINK网络组态设置即完成。

3.5触摸屏程序设计

触摸屏能够读取PLC内部的数据，显示现场状态数据。由于触摸屏具有组态软件的支持，并有多页面切换的功能，所以各类按钮操作均可方便实现，且界面整洁、美观。本触摸屏程序所涉及的界面窗口包含1个启动个窗口和3个功能窗口，系统启动自检后首先进入启动窗口，再进入各功能窗口，其中“操作画面”窗口负责整个系统各阶段流程控制，包括“启动”“初始化”“人工触发”“手动压标”等，增加了各环节手动控制按钮，以便于更好的调试和进行故障处理，各控制按钮都能带有各对应控制对象的状态指示；“参数设定”窗口负责系统参数的修改，两台电机（拉标电机和输送带伺服电机）的速度匹配是调试过程中的重点和难点，使用触摸屏可以方便的进行脉冲输出参数的修改；“参量计数”窗口负责显示当前产量。

3.6系统功能模块设计

1)用户管理模块。该模块是系统初始化后的界面，用于对用户的身份进行验证，只有在输入了正确的用户名与密码之后，用户才能获得监控系统的使用权限。模块界面中设置有用户名与密码的输入框以及确认与退出按钮，实现用户的登录与退出。2)生产管理模块。该模块主要用来进行生产系统当前的生产订单号和计划生产数量的输入，用户可以通过系统自动控制生产的停止，也可以手动控制生产计划的开始、继续和暂停，并实时显示生产信息。3)联网监控模块。该模块主要实现对各工作站状态的监控。

用户可以通过此模块实时动态地掌握机器人的工作状态，并且还可以对机器人进行急停、复位等控制操作。设置有对工作站的监控画面和对工作站进行控制的按钮，以实现对工作站的实时监控以及基本控制。4)生产信息模块包括订单基本情况和订单执行情况。具体包括正在执行的订单号、生产计划、完成计划和不合格品数。5)事件显示模块。该模块的主要功能是显示系统的历史报警信息，包括系统紧急停止、毛坯质量不合格、成品质量不合格等信息等，同时还要显示这些事件产生的时间。当事件解决后，用户能够对事件进行标记，表示已经解决。由一个事件显示框组成，进行报警事件的实时显示。

结束语

综上所述，本文利用三菱PLC、EV触摸屏和CC－LINK总线技术建立了一套多功能工作站组成的实验型生产系统的监控系统，确定了监控软件的各功能模块并利用EV5000软件进行了实现。本文的研究可为相似的触摸屏监控软件开发提供借鉴。

参考文献

［1］邢晓熙，徐澄．台达PLC与触摸屏在细编穿刺机上的应用［J］．机械设计与制造工程，2013，42(2):84－85．

［2］吕品．PLC和触摸屏组合控制系统的运用［J］．自动化仪表，2010，31(8):45－47．

［3］杨德君．三菱Q系列PLC与FX系列PLC进行CC－LINK通讯实现方法［J］．丝路视野，2016(11):65－67．