1 引言

    捻線機是玻璃纖維生產線上的關鍵設備。捻線機的平穩(wěn)運轉以及適應生產工藝的多樣化是生產線的必要條件，自動化控制是滿足這些條件的必要保障。因此控制系統(tǒng)是玻璃纖維捻線機關鍵技術的重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的生產設備由于老化或者自動化程度較低，不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要，必須對其進行技術改造。

    用plc做控制系統(tǒng)核心，成本較低，穩(wěn)定性很高，程序編寫和調試比較方便。但plc在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便，需要對編程非常熟悉的專業(yè)人員進行操作。并且，要想直觀地了解生產過程和監(jiān)控信號的動態(tài)變化必須選擇一個上位機來配合plc，才能組成較好的自動控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)采用觸摸屏與plc 通信，共同組成生產過程的自動控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成

    系統(tǒng)主要由觸摸屏、可編程控制器plc、開關電源、步進電機驅動器、步進電機、變頻器、三相異步電動機等構成，參見圖1。本控制系統(tǒng)主要利用程序控制鋼領板運行的速度、方向、位移，達到控制成形的目的，替代傳統(tǒng)捻線機機械成形。

圖1 系統(tǒng)配置框圖

    觸摸屏作為人機界面可以進行工藝參數(shù)的設定、運行狀態(tài)的監(jiān)控等?？删幊炭刂破魇钦麄€控制系統(tǒng)的核心。它將工藝參數(shù)存儲并通過一定的控制算法控制變頻器的運行狀態(tài)以及步進電機的運行狀態(tài)。開關電源為觸摸屏、plc、步進電機（包括接近開關、按鈕、中間繼電器）等提供工作電源。步進電機驅動器將可編程控制器給定的控制信號轉換和放大驅動步進電機工作。步進電機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成捻線機鋼領板的升降動作。變頻器通過可編程控制器控制運行狀態(tài)，通過內部參數(shù)的設定，可以調整運行的頻率，從而控制三相異步電動機的運行狀態(tài)和工作頻率。三相異步電動機作為執(zhí)行單元通過機械傳動主要完成錠子的傳動和羅拉的傳動。

3 eview觸摸屏和plc通訊

    設計采用eview mt5000全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機界面。在mt5000組態(tài)軟件中定義串口類設備s7200plc,串口號為com1。設備定義結束后,定義i/o 實型變量和離散變量,分別與設備輸入寄存器和輸出寄存器連接，實現(xiàn)開關量的控制。觸摸屏與plc的連接如圖2所示。

圖2 eview mt5000與siemens plc的硬件連接圖

按如表1設置觸摸屏中的通訊參數(shù)。

4 mt5000組態(tài)軟件

4.1 嵌入式人機界面的組態(tài)軟件

    mt5000中用“工程”來表示組態(tài)軟件組態(tài)生成的應用系統(tǒng)。創(chuàng)建一個新工程就是創(chuàng)建一個新的用戶應用系統(tǒng)。建立工程的一般步驟為：構造數(shù)據(jù)庫（定義變量），定義設備，設計圖形界面，建立動畫連接，運行和調試。但是，在進行設計的時候，它們不是獨立的，而是交替進行的，需要綜合考慮。首先，創(chuàng)建一個新工程，定義路徑和名稱，在設備選項中選定一個com口，進行plc連接。mt5000提供的設備連接向導對話框列出了工業(yè)生產常用的一些硬件設備（如plc、板卡、智能儀表、變頻器等），并且已經根據(jù)這些常用設備各自的通信協(xié)議制作了相應的通信協(xié)議，使應用人員從繁瑣的底層驅動程序中解脫出來。選擇了西門子公司s7200系列plc后，選擇通信方式，并給定設備名稱和地址，還要設置采樣時間和通信參數(shù)。然后，進行動畫畫面的設計和變量的定義。雙擊數(shù)據(jù)詞典，定義和編寫系統(tǒng)所有變量。變量可以設為只讀、只寫和讀寫模式。對于既要采集plc狀態(tài)，又要實現(xiàn)對plc 的遠程控制的變量設置為讀寫模式，而不需要向plc 發(fā)送命令的變量設置為只讀，這樣可以節(jié)省plc掃描時間，加快系統(tǒng)進程，提高plc效率。繪制圖形畫面時，雙擊畫面選項，在彈出的繪圖環(huán)境下繪制與捻線機相對應的監(jiān)控畫面。系統(tǒng)監(jiān)控的設備較多，為更清楚明了地顯示不同設備的各個參數(shù)，需要繪制多副畫面，既方便顯示，又方便現(xiàn)場操作員進行控制。主畫面里利用showpicture(“畫面名”)函數(shù)實現(xiàn)對其他畫面的調用。繪制完流程畫面后，將系統(tǒng)與要監(jiān)控的參數(shù)和畫面中的變量一一對應起來。這樣hmi組態(tài)基本完成。

4.2 組態(tài)畫面設計及功能介紹

    在mt5000組態(tài)軟件中編制系統(tǒng)的組態(tài)界面。根據(jù)本系統(tǒng)的特點及實際使用情況，界面設計由系統(tǒng)開機歡迎、上電提示、零點調整和查詢（基本參數(shù)有六個：總程、動程、升速、降速、級升、滑行）、方式設置的修改和查詢（成形方式、停車方式、回零方式）、數(shù)據(jù)的修改和查詢（五個內部參數(shù)分別是：計長長度、羅拉直徑、高度系數(shù)、手動速度、回零速度）等畫面組成。作為舉例，給出了零點調整畫面（圖3）和數(shù)據(jù)設置畫面（圖4）。

圖3 零點調整畫面

圖4 數(shù)據(jù)設置畫面

    零點調整畫面動態(tài)顯示紗線的高度及長度。并動畫顯示紗線的成形過程。不同的紗型具有不同的動畫顯示過程。

    數(shù)據(jù)設置采用彈出數(shù)字小鍵盤的形式進行數(shù)據(jù)的設置和修改。

整個畫面設計簡單易懂，一目了然。使操作人員不需要專業(yè)知識，隨著操作提示和幫助，首次操作就可以完全獨立地進行工作。

5 plc程序設計

    plc的主要輸入輸出端口定義如表2所示；plc寄存器單元分配如表3所示。

    為方便地增加或刪減程序模塊, 同時也便于針對不同程序模塊進行完善, 程序設計采用模塊化結構。plc 程序流程圖如圖5 所示。

圖5 捻線機程序流程圖

6 結束語

    實際應用結果表明，玻璃纖維捻線機自動控制系統(tǒng)采用easyview觸摸屏，簡化了控制系統(tǒng)結構，大大提高了控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控性，有效的降低了生產成本；plc控制捻線機的運行和紗線的成形，達到了預期的控制效果，提高生產效率。該項應用促使玻璃纖維生產設備的自動化水平上一個臺階，對傳統(tǒng)紡織工業(yè)生產設備升級換代起到積極推動作用。同時，自動化技術的使用，有利于企業(yè)實施綜合自動化管理，使企業(yè)從粗放型向集約型轉化。