摘 要：主要介紹了PLC和觸摸屏在低封爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用，著重介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件配置，以及軟件設(shè)計思想和程序結(jié)構(gòu)，并介紹了利用GP577R觸摸屏實現(xiàn)上位監(jiān)控的功能。
關(guān)鍵詞：低封爐 PLC 觸摸屏
1 引言
低封爐是CRT生產(chǎn)過程中重要環(huán)節(jié)之一，主要用于通過焙燒使屏錐封接。它一般包括爐體、驅(qū)動裝置、置換裝置及爐上欄桿踏臺等幾部分。爐體包括爐本體、網(wǎng)帶導(dǎo)軌、RC風(fēng)機以及加熱器等幾部分。爐本體由優(yōu)質(zhì)碳素鋼及不銹鋼組成，內(nèi)填保溫棉，循環(huán)風(fēng)道由不銹鋼內(nèi)腔板組成。RC風(fēng)機起攪拌作用,使爐內(nèi)溫度均勻性好。加熱器由優(yōu)質(zhì)電熱絲和不銹鋼框架組成，起到恒溫作用。驅(qū)動部設(shè)有自動張緊裝置及網(wǎng)帶跑偏調(diào)節(jié)機構(gòu)，主要是通過變頻器實現(xiàn)網(wǎng)帶速度連續(xù)可調(diào)，使工件在爐體內(nèi)勻速移動。
下面以BMCC5L低封爐延長為例說明其控制系統(tǒng)部分的實現(xiàn)，它主要包括低壓受電柜，3個加熱柜和溫控柜。其工作原理是：低壓受電柜提供爐上風(fēng)機、熱絲等電源，通過溫控柜內(nèi)的控溫器設(shè)定溫度，用控溫器的輸出控制加熱柜中的電力調(diào)整器，調(diào)整器的輸出控制加熱器，調(diào)整爐體溫度, 達到工藝要求溫度。在溫度控制柜內(nèi)有一套PLC系統(tǒng)和觸摸屏，實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動開機，自動關(guān)機，故障隨時報警等功能，達到實時監(jiān)控的作用。本系統(tǒng)主要是完成14個加熱區(qū)的加熱絲、RC風(fēng)機、排風(fēng)機、冷風(fēng)機以及后8個區(qū)冷卻閥的控制。
2 控制系統(tǒng)硬件配置
圖1 系統(tǒng)硬件配置框圖
本系統(tǒng)共有260點：數(shù)字量輸入162點，數(shù)字量輸出98點?？刂葡到y(tǒng)采用OMRON公司的C200HG-CPU43，屬于中型PLC，內(nèi)有RS232通訊口，它能滿足較高性能的要求。基板最多10個槽，這樣每個槽26點，需要使用32點的模塊，所以輸入選用高密集型的C200H-ID216，輸出選用組2高密度晶體管輸出單元C200H-OD215，由此可知6個輸入模塊，4個輸出模塊。再者在該系統(tǒng)中增加一塊串性通信板C200HW-COM06，通過RS232口與觸摸屏通訊，達到人機交換。在監(jiān)控方面采用的是digital公司的GP577R-TC41-24VP，實現(xiàn)手動控制和監(jiān)控報警。其系統(tǒng)硬件配置如下：
溫控柜面板上的控溫器控制低封爐爐溫，具有PID調(diào)節(jié)功能，與加熱柜內(nèi)的SCR電力調(diào)整器配合使用，可實現(xiàn)加熱器的電壓在0～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，根據(jù)設(shè)定溫度與當前溫度的差值，自動調(diào)節(jié)輸出到加熱器上的電壓值，從而使爐內(nèi)溫度獲得精確控制。
加熱柜為低封爐的加熱器提供電源，內(nèi)裝有電力調(diào)整器，由溫度控制柜內(nèi)的溫控來自動調(diào)節(jié)其輸出功率，達到控溫的目的。該部分別控制新增1～14區(qū)加熱。柜中，裝有空氣開關(guān)為新增1～14區(qū)電力調(diào)整器SCR提供電源。SCR調(diào)整器上裝有能夠顯示各相電壓，電流大小，輸出功率大小等的顯示面板。此面板還可以顯示出SCR調(diào)整器的異常狀態(tài)。
風(fēng)機動力部分為低封爐的RC風(fēng)機，以及排風(fēng)機、冷風(fēng)機提供電源，其電源通斷也由空氣開關(guān)控制。通過交流接觸器在給定電流范圍內(nèi)輸出到各風(fēng)機，控制其運行與停止。
3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
圖2 溫控柜各控制按鈕
當?shù)头鉅t總匯流排給電后，受電柜面板上電源指示燈亮，再依次給各加熱柜和溫控柜上電，相對應(yīng)的指示燈亮。本系統(tǒng)主要是根據(jù)溫控柜各按鈕如圖2，通過手動或自動模式完成爐上各區(qū)熱絲、風(fēng)機和冷卻閥的自動啟動和關(guān)閉，以及實時監(jiān)控其狀態(tài)，是否有異常情況發(fā)生。系統(tǒng)控制流程如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)控制流程圖
為了節(jié)約篇幅在此不再給出梯形圖，下面對流程圖給予解釋。PLC上電后，首先判定各風(fēng)機是否全開，只有風(fēng)機全開才能使加熱絲工作。進行模式選擇，主要有自動和手動兩種狀態(tài)。在自動模式，按動面板上自動啟動按鈕，自動燈亮，這樣風(fēng)機自動開移位寄存器運行，各區(qū)風(fēng)機自動逐次開。當所有風(fēng)機全部工作后，加熱塊1自動啟動，這樣1～5區(qū)加熱移位寄存器運行，使得1～5區(qū)加熱絲開始工作。隨后加熱塊2自動啟動，6～14區(qū)加熱移位寄存器運行，使得6～14區(qū)加熱絲開始工作。從而根據(jù)工藝要求各區(qū)設(shè)定溫度進行PID自動調(diào)節(jié)，直至滿足要求。當需要停止生產(chǎn)時，則要使熱絲和風(fēng)機停止工作。這樣按動控制柜上自動停止按鈕，這樣各區(qū)熱絲逐次停止工作。此時進行自動停計時，時間到自動停止各區(qū)風(fēng)機。
在手動模式下，首先按動面板上風(fēng)機啟動按鈕，使得各區(qū)風(fēng)機逐次開。當所有風(fēng)機全部正常工作后，再按動面板上的加熱塊1啟動按鈕，1～5區(qū)熱絲開始工作。同樣按動加熱塊2啟動按鈕，6～14區(qū)熱絲也開始工作。系統(tǒng)穩(wěn)定后，工件可以進行陪燒。當需要停止時，則要按動加熱塊1停止按鈕，1～5區(qū)熱絲開始停止。按動加熱塊2停止按鈕，6～14區(qū)熱絲也開始停止加熱。當熱絲全部停下來時，按動風(fēng)機停止按鈕，則各區(qū)風(fēng)機依次停止運轉(zhuǎn)。直到下一次啟動。
如果在生產(chǎn)過程中工件出現(xiàn)異常情況，按動非常停止按鈕，網(wǎng)帶停止轉(zhuǎn)動，進行緊急處理。并且任何區(qū)熱絲或風(fēng)機出現(xiàn)異常情況，在控制柜上或觸摸屏上都有對應(yīng)的顯示，及其相應(yīng)的聲光報警，通知操作人員。
4 監(jiān)控系統(tǒng)說明
本系統(tǒng)使用DIGITAL公司GP577R-TC41-24VP型觸摸屏作為上位監(jiān)控，可以實時的顯示現(xiàn)場信號、實時報警并對控制點進行控制。監(jiān)控系統(tǒng)由5個窗口組成：系統(tǒng)主畫面窗口、加熱區(qū)RC風(fēng)機運轉(zhuǎn)畫面、加熱區(qū)熱絲運轉(zhuǎn)畫面、冷卻閥運轉(zhuǎn)畫面、設(shè)備故障履歷畫面。五個窗口之間建立了鏈接，通過窗口中的按鈕進行切換，并與PLC建立變量之間連接，通過觸摸屏實時顯示相應(yīng)的狀態(tài)信息，構(gòu)成系統(tǒng)整體監(jiān)控。
現(xiàn)以系統(tǒng)主畫面為例，說明監(jiān)控畫面的功能。系統(tǒng)主畫面分為兩個區(qū)域：燈部件區(qū)域和開關(guān)部件區(qū)域。燈部件區(qū)域在畫面的左部，使用PLC的I/O點作為監(jiān)控顯示，當這些監(jiān)控點狀態(tài)為ON時，顯示綠色，當為OFF時顯示白色。從而表明原柜和新柜以及網(wǎng)帶當前狀態(tài)是在自動狀態(tài)還是收動狀態(tài)，是運行還是停止，是正常還是異常。開關(guān)部件區(qū)域主要是作為選擇按鈕，當觸摸這些按鈕是就會切換到相關(guān)的頁。異常發(fā)生按鈕主要是監(jiān)控系統(tǒng)是否有異常狀況發(fā)生，如有顯示紅色，觸摸可調(diào)轉(zhuǎn)到故障畫面，顯示哪個設(shè)備出現(xiàn)何種故障。觸摸冷卻閥按鈕，就會跳轉(zhuǎn)到冷卻閥運轉(zhuǎn)畫面，顯示各冷卻閥的開閉狀態(tài)，是否故障。觸摸風(fēng)機手動按鈕，切換到加熱區(qū)RC風(fēng)機運轉(zhuǎn)畫面，顯示各區(qū)風(fēng)機是否在運行狀態(tài)，有無異常情況發(fā)生，對應(yīng)區(qū)的風(fēng)機是開還是關(guān)。觸摸加熱手動按鈕，切換到加熱區(qū)熱絲運轉(zhuǎn)畫面，該畫面主要是顯示各區(qū)熱絲是否在運行狀態(tài)，有無異常情況發(fā)生，對應(yīng)區(qū)的熱絲是加熱還是停止。觸摸設(shè)備故障履歷按鈕，就會顯示何時發(fā)生報警，何時恢復(fù)，是否確認。并且在五個窗口中都可以互相切換，方便監(jiān)控。
圖4 觸摸屏主菜單畫面
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)已投入實際運行，性能穩(wěn)定可靠，較好滿足工藝要求。PLC作為系統(tǒng)的主控制器在安全可靠性以及網(wǎng)絡(luò)互連性方面有其獨特的優(yōu)越性，觸摸屏人機界面系統(tǒng)在靈活性和友好性有其出色的體現(xiàn)，從而是自動化程度得到進一步提高。但本系統(tǒng)在與其他控制系統(tǒng)通訊方面還存在局限性，通過電纜信號線將原柜和新柜的主要信號相連接信號交換有限，也不能實現(xiàn)與入口控制系統(tǒng)、出口控制系統(tǒng)、置換控制系統(tǒng)進行完全通信，不便于操作人員獲得充分信息。解決方法之一可以在各自的PLC模塊中增加LINK單元，實現(xiàn)各PLC之間通訊，更好的完成整個系統(tǒng)的控制。
參考文獻
[1]OMRON公司.OMRON可編程序控制器C200HX/C200HG/C200HE安裝手冊.1997年1月修訂
[2] OMRON公司.OMRON可編程序控制器C200HX/C200HG/C200HE編程手冊.1997年1月修訂
[3]無錫天任電子有限公司.Digital Pro-face GP-PRO/PBⅢ for Windows 操作手冊.
