泸州西门子S7-300代理商

  本文主要介绍人机界面组成的热处理炉自动控制系统，结果表明，该系统完全可以满足用户的需求。

一、背景
 
    目前国内的工业热处理炉制造厂家在工业热处理炉的电气控制上大多还是停留在采用过去比较陈旧的控制方式，在配置上如：温度控制表+交流接触器+纸式记录仪+开关按钮，这样的控制方式自动化程度低、控制精度低、生产过程的监控少、工业热处理炉本身的档次低。
 
    近年随着电气控制技术的发展，人机界面的功能、可靠性和性价比不断提高，在工业控制的各个环节的应用都得到了很大的发展。开发采用由LEODO人机界面组成的热处理炉自动控制系统，使工业热处理炉的控制技术更具有飞跃的提高。

二、LEODO人机界面概述
   
    LEODO人机界面是由32位嵌入式系统、WinCE.net操作系统和组态软件构成的新颖人机界面产品。该产品适用于工业现场环境，安全可靠，可以广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，与传统人机界面相比具有信息处理、存储和网络功能的特点。

三、热处理炉自动控制系统优点
 
    采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，可以取代温度记录仪，利用LEODO人机界面可自带硬盘的优势进行温度数据的长时间无纸化记录，而且记录通道可以比记录仪多得多；与PLC模拟量模块共同组成温度控制系统，可以取代温度控制表，进行处理温度的设定显示和过程的PID控制；可以取代大部分开关按钮，在LEODO人机界面的触摸屏上就可以进行不同的控制操作。采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，还有以下比普通控制系统无可比拟的优点：1.热处理炉的各个运行状态都可以在LEODO人机界面的彩色显示屏上进行动态模拟；2.可以利用LEODO人机界面的组态软件的配方功能进行工艺控制参数的设置、选择和监控；3.具有网口的LEODO人机界面可以通过网线连接到工厂的计算机系统，实现生产过程数据的远程集中监控。

四、热处理炉自动控制系统组成
  
    该热处理炉控制系统的各部分组成及功能如下：

    1.人机界面：采用LEODO人机界面，真彩显示，带触摸屏操作功能，用于所有的手动/自动操作、动态模拟监控、数据记录及显示、报警提示及记录、组网等。

    2.PLC：采用三菱的FX2N-128MR小型PLC，用于热处理炉的所有开关量采集和控制、另外加FX2N-4AD-TC扩展模块，用于实时温度的模拟量数据采集；加FX2N-4DA扩展模块，用于燃烧器的模拟量输出控制。

    3.外围强电执行部件：如交流接触器、电磁阀、电动执行器、燃烧器等，由PLC控制，用于热处理炉的风机、炉门、料车、燃烧器等的直接驱动。

    4.控制软件：主要由LEODO的ET组态软件运行画面实现所有的开关操作、工艺参数设定、炉况动态模拟、温度数据记录及显示、报警等监控功能；由梯形图编写的三菱PLC控制程序实现热处理炉所有开关信号采集、温度模拟信号采集、手动/自动过程控制及温度的PID控制、报警及互锁保护控制等。

五、LEODO人机界面的画面组成

    该控制系统主要由以下8个控制画面组成：

    1.主监控画面

    a.上面有时效炉的动态监控图，炉门的开闭状态、料车的进出状态、风机启停状态、火咀燃烧状态等可以在该画面上实时显示。通过画面右上角的火咀燃烧状态百分比显示模拟火咀的实际输出。当火咀没有输出时，火咀模拟喷出的火焰消失。

    b.在动态监控图的炉的上方标注有3个测温点的温度值，其中PV为实时测量温度值，SV为设定温度值。

    c.动态监控图的下方有各种状态的指示灯。

在陶瓷行业中，陶瓷的控制系统是国产压机的软肋，而LEODO人机界面经过验证，可以很好的解决这个问题。

    在建筑陶瓷行业中，压机是陶瓷企业的心脏，是整个陶瓷生产线关键的设备。压机虽然不是很庞大，但它集液压、机械和自动控制之大成，是陶瓷产品成形的关键设备，是陶瓷设备中复杂的设备，尤其是自动控制部分，它有压力、温度检测、控制，有长度和角度编码器的检测和控制，有比例伺服量的控制，它生产过程复杂、速度响应快，控制精度高，还有非正常状态下的安全保护和非正常状态下的报警显示。目前在陶瓷行业中，百分之八十以上的压机都依靠进口，国产压机中，自动控制也是国产陶瓷压机的软肋。

    进口的陶瓷压机是由国外大公司制造，国外大公司科研和技术开发的力量都非常雄厚，产品也非常成熟，产品的质量也非常的稳定，但进口的陶瓷压机自动控制也存在以下几个问题：

    维修和维护的成本高，其中随便一块电子卡，毫不起眼，便要卖到好几万元，一台工业电脑必然要卖到十几万元，而且国内相应的服务机构没有相应的配件时，厂家将要面临几个月的停产，损失也会非常巨大。

    配件有版本的问题，同一功能的配件由于版本不同而无法代替，使配件成本高，配件种类也增加。

    各种进口的压机控制系统都有各自的缺点，而国内用户的意见无法及时反馈给国外的制造商。

    开发新产品受到制约。

    维修很不容易，显示信息不是很清楚，界面不美观，电路非常复杂。

    用PLC做压机的主要控制系统，程序编制调试方便，但PLC在人机对话、压机的操作使用与故障判断方面的问题非常不便。故障判断必须是人员而且必须对编程非常熟悉，因此还必须选择一个上位机来配合PLC，才能做好压机的自动控制系统。

    陶瓷行业粉尘多、油污多、夏天温度高，而且因电力紧张和维修，需要经常突然停电。如果选用触摸屏来配合PLC，事实证明：进口的触摸屏，在陶瓷行业有粉末，油污，而且修改数据频繁的条件下，使用寿命在一年左右，价格高。而且一旦触摸屏损坏，将无法查看压机的信息和修改数据，从而影响生产，普通的工业触摸屏虽然有密封结构，但在陶瓷生产环境多粉尘的条件下防尘数量并不太好，普通的工业触摸屏的稳定性很难保证。

    LEODO人机界面，它具有触摸屏的方便功能，又有电脑编程的灵活性，而且它功耗低，温升小，热稳定性相对高，并且不怕随时遇到的停电。

    陶瓷压机采用LEODO人机界面，简化了控制线路，增加了许多功能，而且检测方便，处理线路问题连万用表都可以不用。而且全中文显示，使压机的操作使用，维修非常简单，方便，稳定性也非常高，通过了用户苛刻的检验。而且经过二年多的稳定运行，用户非常满意。LEODO人机界面良好的编程特性，优良的人机界面特性，优良的使用性能，也得到终端用户的认可。

前言

    MK9-5/PA8-5型卷接机组是我国引进较早数量较多的烟草设备之一，为英国莫林斯（MOLINS）公司70年代产品。其电气系统设计复杂，电气逻辑、模拟控制是以两组8088A微处理器为核心并由51块外露式专用电子线路板组成。由于该电气系统运行多年，设备老化，故障率相当高，给厂家造成许多不必要的损失。我厂在结合其现场实际情况并且经过大量调查研究后决定选用性价比极好的富士人机界面和可编程控制器及伦茨伺服控制器进行彻底改造该系统。

    一、硬件组成

    1 人机界面

    选用富士UG220H-LC4，5.7寸STN单色八级灰度，可以与26个厂家的PLC直接通讯（正是由于其兼容性强才决定选用此产品），其编程方式简单易学，既使无知识也能快速掌握。能与多家温控表和变频器直接通讯，可以上挂以太网和直接驱动市售打印机。前面板防水等级达到IP65，运行温度为0-50摄氏度完全能够满足工业现场。产品型号齐全从5.7寸、7.7寸、10.4寸到12.1寸，单色、彩色、STN、TFT。

    2 可编程控制器

    选用富士NB1U56R-11（主机56点）和NB1W56R-11（扩展56点），该种机型结构紧凑输入输出点可以自由组合，只需轻轻插拔继电器即可调配输入/输出点。而且其主机还可以与NB2系列扩展兼容，同时可以带模拟量模块。其全中文的编程环境使编程者方便易懂。

    3 伺服控制器

    选用德国伦茨伺服控制器。

    限于篇幅本文只对人机界面方面加以介绍，其它在适当时机发表后请专家读者指教。

    二、软件实现

    通过其专用的编程软件UG00S-CW在计算机上进行组态、调试下载到人机界面中，连接上通讯电缆后就可进行操作显示。人机界面运行时以自身程序对PLC进行读取、传送，不必担心它的引入而影响PLC的扫描周期。针对MK9-5/PA8-5机组的工艺流程本系统对人机界面功能做如下介绍：该系统画面分为监视画面、参数修改画面、点动测试画面、PLC组态画面、统计和帮助画面五部分。这五部分的操作通过人机界面上的F1---F5五个按键来实现操作翻屏，同时不影响F1---F5的其它功能（如调节背光灯的亮度）如图1。富士人机界面本身具有强大的编程指令----宏指令，此系统的所有弹出报警菜单程序均由人机界面本身完成。

图1

    1 F1监视画面

    人机界面上电后自动进入此画面，此时其接受PLC的控制，屏幕上按时间顺序先后出现信息显示，如图2:

图2

    当主机电源开启后，只要主机运行条件不满足，屏幕左下角就会出现“开机请就绪”的信息，当按下“启动”按钮而主机运行条件仍未满足“开机请就绪”会连续闪烁3秒钟，此时触摸此区域会弹出一报警框，提示所出现的故障如：装机盘故障、拖纸器故障、油路阻塞……同时显示所发生故障的原因及消除的方式。如同时发生多个故障则按故障发生时间的先后顺序出现报警信息。如果调车按钮吸合屏幕上会出现“机器处于调车状态，请注意安全”的走马灯式信息。设备在正常运转过程中如发生报警则在主画面上会随时弹出报警信息。

    2 F2操作及参数修改画面

    此画面共计6屏，手控可改变画面开关、按钮状态，对工艺参数进行修改，进入参数更改画面时需键入正确的级别密码方可修改画面。操作画面如图3:

    当PLC掉电后，以上1----6项受中间继电器（M）控制将被复位，7----10项受锁存继电器（L）控制保持原来的状态，只有手动触发才能改变其相应的状态。

    操作修改画面中设置了高速刹车、低速刹车、打条器时间、给嘴、给纸、水松纸剔除等32个参数，下面以打条器时间和给嘴支数（开机自动给纸控制）说明，如下图:

    3 F3点动测试画面

    对PLC的全部输出点和部分输入点进行测试，对其功能的实现需在PLC运行主程序中加入测试程序，首先使主程序全部关闭，所有输出点复位为OFF状态，每一部操作在人机界面上均有提示信息，测试完毕后按“确认”键返回主程序。此功能对PLC执行器件的检查非常方便。

    4 F4 PLC组态画面

    对PLC的112个输入输出点进行ON、OFF状态的监视。

    5 F5统计、帮助画面

    此画面对生产产量、材料消耗、高速运行时间、停机时间进行统计，如果需要可以实时打印。同时，人机界面对设备的操作方法、维护注意事项等进行了详细的介绍。画面中还加入了留言板功能，方便于交接班时记录使用。

    本系统是单台PLC与单台人机界面按1：1的方式通讯，单台人机界面还能与多台PLC通讯（1：N），此种方式适用于多台相对独立的单机联成机组的情况下，如烟草行业的包装机械；多台人机界面还能于单台PLC通讯（N：1），此种方式适用于占地面积庞大并由单台PLC控制的设备，如烟草行业的制丝线设备，使得在设备的多处监视其运转情况。