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，并可增強人機交互的靈活性，方便操作人員隨時了解掌握隨流孕育裝置的工作情況，便于實時處理，對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：TG233 文獻標識碼：A 文章編號：1000—8365(2010111—1412—03
隨流孕育是在澆注鑄型的同時，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)定的給料時間(s)、實際給料總量(g)、實際給料流量(g／s)。這些孕育工藝參數(shù)的實際應(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的人機對話方式較為單一，僅能利用旋鈕實施孕育工藝參數(shù)的設(shè)定，很難完成工藝流程的實時顯示，給操作者帶來不便，尤其是不能隨時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)中的人機對話接口。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時顯示孕育工藝參數(shù)的實際應(yīng)用情況，方便操作者隨時了解掌握，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)用實踐，對觸摸屏的人機對話方式進行研究探討。
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、振動控制器，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是整個控制系統(tǒng)的核心，接收開關(guān)量、模擬量輸入的信號。經(jīng)處理后輸出開關(guān)量、模擬量，能夠?qū)﹄S流孕育裝置的整個給料過程實施有效地控制，其中包括給料流量的控制、相關(guān)動作的實際運行情況和故障報警信號的在線實時處理等。另外，通過與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數(shù)據(jù)，并對觸摸屏輸入的信息進行處理；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，內(nèi)藏模擬量輸入輸出功能、串行通信功能、USB并聯(lián)端口標準搭載，可大幅提高各種應(yīng)用的應(yīng)對能力。其中，內(nèi)藏的4點模擬量輸入和2點模擬量輸出，分辨率能達到1／12 000。它能夠采集來自隨流孕育裝置上的微型流量計的模擬量信號，經(jīng)過PLC的PID運算后，輸出模擬量信號給控制器。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)、給料時間(s)等，以滿足實際使用的需要。
1．2 NS5觸摸屏的特點
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；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，其獨特的標簽切換功能，可以為一個單畫面數(shù)據(jù)文件制作多個語言版本，使得多語言功能只需簡單地切換標簽就可實現(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
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，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“移動式澆注機”且駕駛室空間較為狹小的場合。
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計算機組態(tài)軟件編制CX-Designer，是一個功能強大的應(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，支持鼠標的拖拽、剪切、粘貼等一些易用特性。基本界面由標題欄、菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄4個固定顯示，以及操作編輯窗口組成?？筛鶕?jù)需要將這些工具條放在窗口的四周，構(gòu)成使用者習(xí)慣的個人操作界面風(fēng)格。該畫面程序的每一項功能都對應(yīng)一個PLC的DM區(qū)或者一個通道字的位。使得操作機器和修改工藝參數(shù)變得非常簡單。
該觸摸屏主要有六個頁面，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、報警選擇、報警參數(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，可點按相應(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。“實際流速”、“單次總重”框中可分別實時顯示實際工作時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，可清除實際流速“口”和單次重量“口”中的數(shù)值。點按下翻頁“口”圖框按鈕，可進入下一頁面。
(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”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)來實現(xiàn)。屏幕下方的“上翻頁”、“下翻頁”、“主頁面”按鈕，可以進行頁面的切換。
(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“下料延時設(shè)定”圖框方便地設(shè)定延時給料的時間，時間設(shè)定好后，只有在給料延時允許(通過開關(guān)控制)的情況下，每次啟動一次給料開關(guān)，給料時間按設(shè)定的時間加料工作。
“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)整控制信號的大小，從而手動調(diào)整振動給料機的給料量。
(4)報警選擇，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“堵料報警”、“總量超差監(jiān)控”、“瞬量超差監(jiān)控”、“料位報警”4種報警信息，根據(jù)工藝要求關(guān)注的重要度，在使用時選擇開啟或關(guān)閉。如選擇“堵料報警”開啟，則在本頁面上相應(yīng)處的“◎”顯示燈亮。這項功能的采用，可使報警的類型選
擇更具靈活性。
(5)報警參數(shù)選擇，頁面顯示如圖7。
圖7“報警選擇”頁面
通過本頁面可以設(shè)定報警的條件，因為不同的被澆注對象，其質(zhì)量要求不盡相同，孕育給料的瞬時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)定的流量報警參數(shù)，保證澆注
時的孕育質(zhì)量。
3 結(jié)語
觸摸屏作為一種人機界面友好、組態(tài)編程靈活的人機交互設(shè)備，彌補了PLC在人機交互方面的不足，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。
