威綸觸摸屏在紙箱生產行業的應用

一：引言
    紙箱包裝機械是包裝行業常用的設備；該設備的主要功能就是利用機械部分的**定位；使紙箱成型并生產相關的成品。在早期控制系統主要通過單片機和現場外部按鈕來實現控制；缺點是需要操作人員較多；參數調節比較麻煩；耗時較多。采用PLC作為控制器對控制系統有了較大改進；在相關機械參數調節與定位相關方面有了更大的進步；但在現場生產過程中有些參數使生產操作員無法得到。隨著人們對產品要求的日益提高；產品的規格參數要求也越來越嚴格，要求現場操作人員隨時檢測產品；并根據要求調節參數使產品的規格符合要求。觸摸屏＋PLC可以完全解決這種小型控制系統的所有問題；并且可以將現場一些傳感器的信號在觸摸屏上顯示；可以方便現場生產人員將相應的產品參數寫入觸摸屏來對產品的規格進行控制。
    以上這種控制方案相比（工控機＋組態軟件＋PLC）在成本有很大的優勢而且節約了很大的成本，所以這種控制方案現在已經普遍被應用。本文主要介紹WEINVIEW觸摸屏通過一屏多機的方式同時控制六臺PLC來完成相應的機械控制以及采集現場數據等工作。
二：系統的設計要求 
    結合實際硬件的資源和軟件的功能，建立如下圖1所示的觸摸屏和6臺PLC連接示意圖。觸摸屏的主要功能要對現場的控制量進行控制；而且可以完全將現場的參數通過PLC采集上來；并且方便用戶和操作人員對現場的參數進行監控和設置。
   當觸摸屏將控制信號傳到PLC時；PLC將通過自己的內部程序將相應的控制信號傳輸到相應的現場傳感器。我們的主設備的傳動主要靠一臺變頻電機；其他的機械定位主要是小型電機帶動絲桿來進行定位。這里選用三菱的FX1N的PLC；因為這里PLC需要接收編碼器傳輸過來的脈沖；在進行對相應的電機進行控制。這里采用6臺PLC來接收多個編碼器的高速脈沖來控制現場的電機。6臺PLC通過485BD模塊并行連接，然后在和觸摸屏進行連接；通過觸摸屏對不同站號的PLC進行發送命令和讀取相關數據來達到控制目的。
   
                                圖1系統的概括圖
三：系統軟件的設計與參數設置
    在這個系統里觸摸屏是主站，6臺PLC是從站。主站可以向PLC發送命令和接受命令，這里PLC不能向觸摸屏發送命令；PLC之間要進行數據交換必須通過觸摸屏。當PLC接收到數據以后；在執行相應的程序對相應的部分進行控制。
    在這里首先就對軟件的設置做簡要的介紹；首先要對三菱PLC進行設置；對波特率、接線方式、奇偶校驗、PLC站號進行設置，因為有六臺PLC所以要分別對六臺PLC進行相同的設置，這里除了站號不一樣其它的都是一樣的。這里在三菱的GX-develop的軟件里還要對三菱的通訊格式寄存器D1820進行設置，應將BFM#0的b9與b8設置為0；具體的設置可以參數設置圖請參考下圖：
             
                               圖2三菱PLC通訊參數設置
    觸摸屏的參數設置在對波特率、接線方式、奇偶校驗要保持一致；在站號設置方面在觸摸屏要寫的站號只寫1到6臺中的一個站號就可以了；通過BD連接多臺要選擇MITSUBISHIFXON/2/2NCOM的驅動；重要的一點是要在系統參數編譯器選項菜單下；地址模式選擇相應的擴展模式。具體的參數的設置參考下圖3：
            
                              圖3 觸摸屏的相關參數設置   
   在觸摸屏這邊主要組態三個模式；在三個模式里觸摸屏需要通過數據傳輸將不同PLC里的數據通過觸摸屏的數據傳輸功能把PLC里的數據讀到觸摸屏里的相應數據區；然后通過宏指令通過算數運算然后，再通過數據傳輸將相關的數據傳輸到的相應的PLC的數據區；在這里為了提高觸摸屏讀取數據的數度；我們建議不管是觸摸屏還是PLC讀取連續數據區的數據；這樣有助于提高通訊速率。相關的設置如下：
             
                              圖4 數據傳輸

   下面這幅圖是紙盒進料的初始圖，圖5左邊的數據是讀取PLC的相關數據這里可以根據產品的規格進行參數的設置然后通過按執行按鈕來執行宏指令對讀取上來的數據進行運算；然后將相關的數據傳送給PLC。圖6是相關數據的定義與運算過程宏指令的觸發通過PLC控制元件來設置觸發。如下圖所示：
            
                                圖5 模式1
            
                               圖6宏指令運算
   當程序啟動以后畫面首先進入主頁面；當進入主頁面以后；首先，在沒有報警的情況下啟動主電機；如果有報警要對報警進行報警復位后在進行操作然后對生產產品的數量進行設置。然后根據客戶的需求可以進行自動控制和手動控制的選擇，而且在啟動畫面還有相關的操作說明，對操作員起到引導作用。
           
                               圖7觸摸屏啟動主畫面
四：現場調試與通訊測試
    這個系統軟件設計完以后；剩下的就是現場設備的安裝和調試過程。這個過程相當重要；好多在設計過程的問題當初不能發現；在調試的過程中有可能就會暴露出來。在調試的過程中主要發現兩個大問題，問題一是當主電機啟動時；會發生干擾使觸摸屏和PLC的通訊中斷；問題二在觸摸屏同時給6臺PLC發送數據的時候會出現通訊延時有時會出現通訊中斷。
    問題的解決方案對于電機的干擾；因為主電機的啟動時產生交變磁場；而觸摸屏和PLC的通訊線離電機不遠而且通訊線沒有屏蔽；所以通過采用屏蔽線；增大通訊線與電機的距離這一問題得到了很好的解決。對于問題二的通訊故障；我通過在現場調節觸摸屏里的參數2的值和PLC的超時常數的值可以解決這個問題；參數2的值在2－5是佳的范圍；對于超時常數是0.3－0.6是佳的范圍。對于這兩個值默認的參數2是0；超時常數是3秒，如果對這連個參數不進行調節就會出現上述通訊中斷的問題。這兩個的值是通過實際測試得出的；如果控制系統里只連接2－3臺的PLC;那么這個值可能要適當改變。對于波特率這里建議采用19200的波特率；如果提高波特率速度太快；也會出現通訊不上的問題。
    有關觸摸屏通訊參數設置請參考圖8；重點設置部分已經在圖片上做了標記來供讀者參考。后要強調控制系統中需根據觸摸屏連接PLC的數量和數據的傳輸量來進行相關調試和測試來調節這個參數。如下圖所示圖8標注出了紅色方框的地方即為參數需要設置的地方：
           
                              圖8 通訊參數設置
五：結束語
   本文主要介紹了WEINVVIEW觸摸屏在紙箱包裝行業的的一個應用。主要介紹觸摸屏如何控制PLC以及現場的相關的傳感器的原理；并對觸摸屏軟件通訊設置做了詳細的介紹。在觸摸屏軟件設計方面重點介紹了數據傳輸和宏指令等功能；以及這些功能在一屏多機應用方面的優勢。就目前這個系統已經投入生產；控制系統穩定、操作簡單；可視化的人機界面非常容易讓操做人員掌握；而且更換產品時修改參數簡單并且節約時間等這些優點贏得了客戶的好評。