摘 要：主要介紹了PLC和觸摸屏在低封爐控制系統(tǒng)的應用，著重介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件配置，以及軟件設計思想和程序結構，并介紹了利用GP577R觸摸屏實現(xiàn)上位監(jiān)控的功能。

關鍵詞：低封爐 PLC 觸摸屏

1 引言

　　低封爐是CRT生產過程中重要環(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、網帶導軌、RC風機以及加熱器等幾部分。爐本體由優(yōu)質碳素鋼及不銹鋼組成，內填保溫棉，循環(huán)風道由不銹鋼內腔板組成。RC風機起攪拌作用,使爐內溫度均勻性好。加熱器由優(yōu)質電熱絲和不銹鋼框架組成，起到恒溫作用。驅動部設有自動張緊裝置及網帶跑偏調節(jié)機構，主要是通過變頻器實現(xiàn)網帶速度連續(xù)可調，使工件在爐體內勻速移動。

　　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機、熱絲等電源，通過溫控柜內的控溫器設定溫度，用控溫器的輸出控制加熱柜中的電力調整器，調整器的輸出控制加熱器，調整爐體溫度, 達到工藝要求溫度。在溫度控制柜內有一套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風機、排風機、冷風機以及后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，內有RS232通訊口，它能滿足較高性能的要求?；遄疃?0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調節(jié)功能，與加熱柜內的SCR電力調整器配合使用，可實現(xiàn)加熱器的電壓在0～100%范圍內調節(jié)，根據設定溫度與當前溫度的差值，自動調節(jié)輸出到加熱器上的電壓值，從而使爐內溫度獲得精確控制。

　　加熱柜為低封爐的加熱器提供電源，內裝有電力調整器，由溫度控制柜內的溫控來自動調節(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，裝有空氣開關為新增1～14區(qū)電力調整器SCR提供電源。SCR調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調整器的異常狀態(tài)。

　　風機動力部分為低封爐的RC風機，以及排風機、冷風機提供電源，其電源通斷也由空氣開關控制。通過交流接觸器在給定電流范圍內輸出到各風機，控制其運行與停止。

3 控制系統(tǒng)軟件設計


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，相對應的指示燈亮。本系統(tǒng)主要是根據溫控柜各按鈕如圖2，通過手動或自動模式完成爐上各區(qū)熱絲、風機和冷卻閥的自動啟動和關閉，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，首先判定各風機是否全開，只有風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，這樣風機自動開移位寄存器運行，各區(qū)風機自動逐次開。當所有風機全部工作后，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。從而根據工藝要求各區(qū)設定溫度進行PID自動調節(jié)，直至滿足要求。當需要停止生產時，則要使熱絲和風機停止工作。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)風機。

　　在手動模式下，首先按動面板上風機啟動按鈕，使得各區(qū)風機逐次開。當所有風機全部正常工作后，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，按動風機停止按鈕，則各區(qū)風機依次停止運轉。直到下一次啟動。

　　如果在生產過程中工件出現(xiàn)異常情況，按動非常停止按鈕，網帶停止轉動，進行緊急處理。并且任何區(qū)熱絲或風機出現(xiàn)異常情況，在控制柜上或觸摸屏上都有對應的顯示，及其相應的聲光報警，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風機運轉畫面、加熱區(qū)熱絲運轉畫面、冷卻閥運轉畫面、設備故障履歷畫面。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的狀態(tài)信息，構成系統(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，觸摸可調轉到故障畫面，顯示哪個設備出現(xiàn)何種故障。觸摸冷卻閥按鈕，就會跳轉到冷卻閥運轉畫面，顯示各冷卻閥的開閉狀態(tài)，是否故障。觸摸風機手動按鈕，切換到加熱區(qū)RC風機運轉畫面，顯示各區(qū)風機是否在運行狀態(tài)，有無異常情況發(fā)生，對應區(qū)的風機是開還是關。觸摸加熱手動按鈕，切換到加熱區(qū)熱絲運轉畫面，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，對應區(qū)的熱絲是加熱還是停止。觸摸設備故障履歷按鈕，就會顯示何時發(fā)生報警，何時恢復，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絡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
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[3]無錫天任電子有限公司.Digital Pro-face GP-PRO/PBⅢ for Windows 操作手冊.