組態技術在噴水織機控制系統中的應用*

金誠一 ， 姚志恩

(1.中國民航大學, 天津 東麗區 300300; 2.浙江信息工程學校 浙江 湖州 313000)

噴水織機比傳統機械織布機具有質量高、勞動強度低、經濟效益好等優點[1]。目前噴水織機多為單機控制式，采用單片機作為控制核心，利用數碼管顯示少量工作信息，不能提供故障信息以利于維修。從先進制造角度而言，這樣的控制系統沒有采用全面管理與控制的集成管理信息系統技術，不利于生產的管理，不利于設備的監控和維修[2]。利用計算機組態控制技術實施改造后，可以實現生產的全面高效管理和控制，既可以實現單臺數控噴水織機的運行和管理，也可以實現多臺噴水織機的運行和管理，比目前噴水織機的控制更適合制造業生產的現代化需要，提高生產效率，降低運行故障，減小勞動強度，實現更高的智能化生產。

1 噴水織機組態控制系統硬件組成

噴水織機組態控制系統硬件框圖如圖1所示,系統由工業控制計算機,485總線通訊結構,單片機數據采集系統,傳感器數據測量系統組成.

圖1 系統硬件框圖

2 人機界面設計

利用MCGS軟件制作的人機界面主要有監控界面、菜單欄、操作按鈕和重要實時數據的顯示等部分。

2.1 監控界面

根據噴水織機工藝流程的分析[1]，在組態畫面上體現的被控對象有：(1)電熱剪刀；(2)緯紗筒、緯風機；(3)除濕風機；(4)左右絞邊裝置；(5)卷布輥；(6)電磁制動器；(7)主電機；(8)探緯針；(9)噴嘴、噴嘴泵；(10)水位馬達；(11)水位、經張度、主電機溫度等數據。

2.2 菜單欄設計

2.2.1 系統監控 采用下拉式菜單，用于選擇某號噴水織機的系統監控人機界面。

2.2.2 報警信息瀏覽 采用獨立菜單，顯示系統所有噴水織機的報警信息，如漏緯，經線張力，水位，主電機溫度等。

2.2.3 生產報表 采用獨立菜單，顯示系統噴水織機的生產報表和實時曲線。生產報表的作用是：顯示本次開機工作的目前產量和本機從第一次工作到本次工作的產量總和。實時曲線則顯示漏緯數及經線張力數據。

2.2.4 系統狀態 采用獨立菜單，顯示系統所有噴水織機的工作狀態信息，即正常工作，停機，故障三種狀態信息。

2.2.5 用戶登錄 采用獨立菜單，輸入系統操作者信息，將操作者分為負責人和普通操作人員，分別用不同密碼登陸界面。具體要求是：(1)只有負責人才能進行用戶和用戶組管理；(2)只有負責人才能進行“打開工程”、“退出系統”的操作；(3)只有負責人才能進行噴水織機參數設置的控制；(4)普通操作人員只能進行基本菜單和按鈕的操作。

2.3 操作按鈕設計

2.3.1 參數設置按鈕 主要用于布厚參數，織機轉速，卷輥直徑、允許漏緯數等根據生產需要變化的重要參數進行設置。

2.3.2 電源接通按鈕 用于操作者向噴水織機電源發出接通訊號。

2.3.3 預備按鈕 用于操作者向噴水織機的電熱剪刀、緯風機、除濕風機發出工作命令，為噴水織機開車做準備。

2.3.4 停車按鈕 用于操作者向噴水織機發出停車信號。

2.3.5 生產報表按鈕 用于操作者觀察本臺噴水織機的生產情況。

3 控制策略設計

控制策略包括操作按鈕策略、生產控制策略、產量計算策略和報警策略等。其中生產控制策略的控制流程見圖2所示。

控制策略是由腳本程序實現的。腳本程序是組態軟件中的一種內置編程語言引擎。當某些控制和計算任務通過常規組態方法難以實現時，通過使用腳本語言，能夠增強整個系統的靈活性，解決其常規組態方法難以解決的問題。在MCGS中，腳本語言是一種語法上類似Basic的編程語言。可以應用在運行策略中，把整個腳本程序作為一個策略功能塊執行，也可以在菜單組態中作為菜單的一個輔助功能運行，更常見的用法是應用在動畫界面的事件中。MCGS引入的事件驅動機制，與VB或VC中的事件驅動機制類似。如：對用戶窗口，有裝載，卸載事件；對窗口中的控件，有鼠標單擊事件，鍵盤按鍵事件等等。這些事件發生時，就會觸發一個腳本程序，執行腳本程序中的操作[3]。

圖2 噴水織機生產控制流程

4 RS-485方式構成的多機通信原理

在由單片機構成的多機串行通信系統中，一般采用主從式結構：從機不主動發命令或數據，一切都由主機控制。并且在一個多機通信系統中，只有一臺單機作為主機，各臺從機之間不能相互通訊，即使有信息交換也必須通過主機轉發。采用RS-485構成的多機通訊原理框圖[4]，如圖3所示。

在總線末端接一個匹配電阻，吸收總線上的反射信號，保證正常傳輸信號干凈、無毛刺。匹配電阻的取值應該與總線的特性阻抗相當。當總線上沒有信號傳輸時，總線處于懸浮狀態，容易受干擾信號的影響。將總線上差分信號的正端A+和+5電源間接一個10K的電阻；正端A+和負端B- 間接一個10K的電阻；負端B- 和地間接一個10K的電阻，形成一個電阻網絡。當總線上沒有信號傳輸時，正端A+的電平大約為3.2V，負端B- 的電平大約為1.6V，即使有干擾信號，卻很難產生串行通信的起始信號0，從而增加了總線抗干擾的能力。

圖3 RS-485方式構成的多機通信原理圖

5 結 語

本設計利用MCGS組態軟件成功建立人- 機界面實現計算機對生產現場的控制和對各種數據的準確存儲、統計、查詢及表格、曲線的定時顯示和報警顯示，并通過RS485總線實現計算機與現場信號通訊，該組態控制系統具有精度高、實時性及監控界面簡單操作方便等特點。克服目前數控噴水織機生產的不利于大生產監控和管理的缺點，降低故障發生概率，增加系統控制靈活度，進一步提高生產效率和生產先進程度，具有較高的使實用價值。

參考文獻:

[1] 裘愉發,呂 波.噴水織機實用技術[M].北京:中國紡織出版社,2003:35,42.

[2] 謝存禧,邵 明.機電一體化生產系統設計[M].北京:機械工業出版社,1999:62- 65.

[3] 張 易.MCGS組態設計軟件使用手冊[M].北京:電子工業出版社,2000:23- 26

[4] 凌 澄.PC總線工業控制系統精粹[M].北京:清華大學出版社,1998:88- 90.