摘要： 基于觸摸屏與 PLC 的智能拋丸清理控制系統(tǒng)， 以三菱 FX2N 系列可編程控制器為核心， 利用940GOT-SWD彩色觸摸屏實(shí)現(xiàn)了觸摸屏代替常規(guī)開關(guān)作為輸入，采用微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對大型雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸智能拋丸清理系統(tǒng)進(jìn)行控制，將拋丸清理過程自動化。 生產(chǎn)實(shí)踐表明，此系統(tǒng)人機(jī)界面友好、操作簡單和穩(wěn)定可靠的控制性能使其較好地提高清理系統(tǒng)的工作效率，在拋丸清理控制領(lǐng)域中有一定的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞： 觸摸屏； PLC； 拋丸清理； 智能控制
中圖分類號： TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1674－6236（2013）16-0005-02

觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面，顯示直觀，操作簡單，可靠性高 ，它屬于計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，與鍵盤和鼠標(biāo)輸入有所不同，它能讓用戶通過觸摸屏幕來進(jìn)行選擇輸入 ，比鍵盤和鼠標(biāo)更為直觀[1]。 觸摸屏不但在日常生活中的很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，且廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。 我們采用 F940GOT 彩色電阻式觸摸屏代替常規(guī)開關(guān)輸入，實(shí)現(xiàn)了對某集團(tuán)汽配公司委托我們設(shè)計(jì)的智能高效的大型雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸拋丸清理系統(tǒng)的輸入控制。
1 拋丸清理機(jī)系統(tǒng)原理
拋丸清理機(jī)系統(tǒng)主要是對機(jī)械零部件進(jìn)行表面拋丸清理處理 ，如去除氧化皮 、毛刺 、砂粒和其他表面雜質(zhì) ，并使工件表面形成一定的粗糙面[2-3]。
雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸智能拋丸清理機(jī)系統(tǒng)主要由除塵子系統(tǒng)、鋼丸循環(huán)傳送子系統(tǒng)、工件傳送子系統(tǒng)、拋丸清理子系統(tǒng)、PLC 控制器和輸入設(shè)備 6 個部分組成[4]。 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。
圖 1 雙工位懸掛式智能拋丸清理系統(tǒng)框圖
輸入設(shè)備主要由觸摸屏 、行程開關(guān) 、限位開關(guān) 、打滑檢測、急停和手動/自動開關(guān)組成，同時(shí)觸摸屏還用于拋丸時(shí)間顯示。 在輸出控制的 4 個子系統(tǒng)中，除塵子系統(tǒng)包含除塵旋風(fēng)機(jī)和震打機(jī)構(gòu) ；鋼丸循環(huán)傳送子系統(tǒng)包含提升機(jī) 、篩分滾筒和風(fēng)選裝置； 工件傳送子系統(tǒng)包含吊鉤和電動鋼軌小車 ；拋丸清理子系統(tǒng)包含了拋丸器和拋丸清理室。 每個子系統(tǒng)的動作都由電機(jī)或氣閥完成。
大型雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸拋丸清理系統(tǒng)的控制分全自動控制部分和手動控制部分。 自動控制時(shí)，系統(tǒng)一鍵式順序啟動。 手動控制時(shí)，每個子系統(tǒng)都可以獨(dú)立控制，方便設(shè)備維護(hù)。
2 觸摸屏選擇
一般來說觸摸屏可分為 4 類 ，分別為電阻式 、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。 每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可按系統(tǒng)實(shí)際需求而選擇 。 電阻屏穩(wěn)定性好，可靠性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在工控領(lǐng)域中電阻屏顯示出了它的獨(dú)特性質(zhì)，已成為市場上的主流產(chǎn)品。 由于拋丸清理系統(tǒng)工作環(huán)境較差，空氣中含有的各種對電氣設(shè)備有損害的 氣 體 及 塵 埃 ， 因 此 系 統(tǒng) 人 機(jī) 界 面 采 用 三 菱 電 阻 式F940GOT-SWD 型彩色觸摸顯示屏。
三菱 F940GOT-SWD 型彩色電阻式觸摸屏，觸摸屏顯示320×240 象素的圖像，有畫面顯示功能、畫面操作功能 、監(jiān)視功能、數(shù)據(jù)采樣功能和報(bào)警功能。
F940GOT-SWD 需要外部 DC24V 電源供電，它有兩個通信接口，一個與計(jì)算機(jī)連接的 RS232 連接口 ，用于傳送用戶畫面， 另一個與可編程控制器等設(shè)備連接的 RS422 連接口，用于與可編程控制器進(jìn)行通信[5]，如圖 2 所示。 通過 PC 機(jī)運(yùn)行專用的編程軟件把觸摸屏畫面下載到觸摸屏中后 ，觸摸屏與計(jì)算機(jī)便可以斷開連接。
圖 2 觸摸屏與計(jì)算機(jī)、PLC 連接圖
3 觸摸屏界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
觸摸屏編輯軟件為 FX-PCS-DU-WIN-C，它提供了多種控制器件圖形控件以及功能組件能組合出各種顯示與控制功能[6]，其畫面主要由參數(shù)設(shè)置界面、操作控制界面和生產(chǎn)管理界面等組成。 觸摸屏作為上位機(jī)，可對 PLC 中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示 、記錄 、存儲和處理，起監(jiān)控機(jī)器設(shè)備運(yùn)行的功能。觸摸屏主界面如圖 3 所示。
圖 3 觸摸屏主界
在主界面上可對拋丸時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，時(shí)間設(shè)定范圍為 1～30 分鐘，要設(shè)定時(shí)間時(shí)只要觸摸到時(shí)間設(shè)定區(qū)便會出現(xiàn)輸入鍵盤，從而輸入所要設(shè)定的拋丸時(shí)間。 選擇自動運(yùn)行模式和手動運(yùn)行模式分別可以進(jìn)自動操作和手動操作兩個界面 ，操作界面如圖 4 和圖 5 所示。
圖 4 觸摸屏自動模式界面

圖 5 觸摸屏手動模式界面

在自動模式操作時(shí)，吊鉤升降和運(yùn)工件的小車為手動操作，其他被控設(shè)備運(yùn)行動作控制為一鍵全自動完成。 選擇返回鍵可返回上一*菜單。 系統(tǒng)啟動、系統(tǒng)停止和吊鉤進(jìn)四個開關(guān)的動作設(shè)置為瞬間，其他開關(guān)設(shè)置為交替。
由于手動操作需要的輸入開關(guān)比較多 ，因此在手動模式操作時(shí)分除塵子系統(tǒng) 、鋼丸循環(huán)傳送子系統(tǒng) （吊鉤操作和小車操作）、 工件傳送子系統(tǒng)和拋丸清理子系統(tǒng) 4 個子系統(tǒng)操作界面，選擇對應(yīng)的子系統(tǒng)可進(jìn)入相應(yīng)操作界面。
除塵子系統(tǒng)操作界面主要對除塵電機(jī) 、振打電機(jī) 、抽風(fēng)機(jī)的啟停進(jìn)行控制；拋丸清理子系統(tǒng)操作界面主要拋丸機(jī)的啟停和各門的開與關(guān)進(jìn)行控制；丸料循環(huán)子系統(tǒng)操作界面主要對提升機(jī)和螺旋傳送機(jī)的啟停進(jìn)行控制；吊鉤操作和小車操作界面主要對吊鉤和鋼軌小車的運(yùn)行進(jìn)行控制。
各操作畫面繪制、 設(shè)置好以后便可以下載到觸摸屏中 ，觸摸屏與 PLC 聯(lián)機(jī)使用，通過操作人員在觸摸屏上操作觸發(fā)PLC 的操作指令或者顯示 PLC 運(yùn)行中的各種信息。
4 結(jié)束語
基于 F940GOT 觸摸屏與 PLC 結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)了觸摸屏代替常規(guī)開關(guān)作為輸入，并對大型雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸智能拋丸清理系統(tǒng)進(jìn)行控制。 系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，系統(tǒng)智能度有了很大的提高, 自雙工位懸掛式柴油機(jī)曲軸智能拋丸清理系統(tǒng)投入生產(chǎn)以來 ，降低系統(tǒng)維護(hù)的費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn) ，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1] 岳慶來. 變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
[2] 姜培剛． 全自動發(fā)動機(jī)缸體拋丸清理系統(tǒng)的研究[J]． 鑄造