觸摸屏在氣動生產線實訓系統中的應用

劉 巖

（遼寧軌道交通職業學院，遼寧 沈陽110036）

計算機技術和網絡技術的飛速發展為工業自動化開辟了廣闊的發展空間。 人機界面設備普遍運用于實時采集現場數據，對工業現場進行本地或遠程的實時監視與控制[1]。 MT4300 觸摸屏與傳統的人機界面相比色彩更豐富，顯示更細膩，且支持USB 高速接口，相對價格也較低。本文運用觸摸屏組態等技術對氣動生產線實訓系統進行升級改造，通過觸摸屏實現實時過程監控，使該系統更加智能化。

1 原氣動生產線實訓系統介紹

這套模塊化的氣動生產線教學實訓系統，集氣壓傳動、電氣控制、傳感器技術、PLC、伺服電機驅動技術于一體，展現了現代工業幾種運動控制技術手段。 本實訓系統由自動上料，真空分揀，顏色分揀，位置調整，配對碼放，壓裝下料等工位及一條可調速PVC 輸送帶組成。 各工位由PLC 程序聯機控制，可對工件進行金屬與非金屬識別判定，顏色識別，高度判定，隨后由各工位相應地進行后續的作業；也可以成為獨立的分站，強化訓練學生對自動生產線的設計、安裝、編程、調試、故障診斷與維修等綜合職業能力，適合機電一體化技術、電氣自動化技術相關課程教學及技能實訓。

但目前每一站只有手動和自動兩種控制方式，如果運行過程中出現故障，只能手動調節回到原點，才能重新開始運行。當然我們可以通過增加控制按鈕并改寫程序來實現自動回原點。但是外加控制按鈕則需要鉆孔安裝接線等一系列工作，較麻煩。 我們可以通過觸摸屏來解決這個問題。 本文以上料站為例進行分析。

上料站作用是供給工件。工件是可隨意顛倒位置放置的金屬快速松脫接頭套，白色的及紅色的非金屬棒，高度超高的非金屬棒，各工件由氣爪抓取，經平移，升降，擺動等動作，放到輸送帶上，進入流水作業。 由此可見該站主要由升降缸、平移缸、擺缸和氣爪組成。 本文采用MT4300C 觸摸屏與PLC 進行連接， 通過觸摸屏可對上料站進行監視與控制。

2 觸摸屏監控系統硬件組態

MT4300 是全新一代的工業嵌入式觸摸屏人機界面。 要想通過觸摸屏進行控制，需要進行以下一些必要的設置。

2.1 觸摸屏與S7-200PLC 的通信設置

EV5000 組態軟件內設置， 首先添加MT4300T 觸摸屏和S7-200PLC，用串口線連接觸摸屏和PLC。 觸摸屏的接口選擇COM1 口，PLC 為COM0 口。

硬件連接完成后需要設置觸摸屏的屬性。 包括觸摸屏網絡設置、任務欄設置、擴展屬性設置、打印機設置、串口0 設置、串口l 設置。 這里最重要的是設置任務欄和串口。任務欄的設置是根據觸摸屏界面設計的要求對其顯示進行設置；串口的設置將通訊類型設置為RS-232，波特率選擇19.2kbit/s[2]。

2.2 觸摸屏與S7-200PLC 的數據通信

EV 觸摸屏不是對PLC 中所有的寄存器都支持，觸摸屏只能讀取特定的寄存器的值。 觸摸屏使用的PLC 信號都是內部輔助節點M，觸摸屏建立變量即可直接使用PLC 中的M 地址內容。

2.3 觸摸屏監控軟件設計

監控軟件的設計包括：初始登陸界面、操作控制界面、狀態顯示界面等。

2.3.1 初始登陸界面設計

首先添加組態窗口，命名及更改界面背景等屬性，系統控制與狀態顯示采用功能鍵，并設置圖形，選擇合適的位圖文件，添加標簽系統控制和狀態顯示。 分別設置其各自切換窗口。 界面下方放置時間元件并設定顯示格式。 右下方設置位狀態切換開關，當處于off 狀態時，采用實際控制方式，當處于on 狀態時，采用觸摸屏的控制方式。

2.3.2 操作控制界面

自動上料站的觸摸屏操作控制采用單步運行、自動運行、回原點和單周期4 種控制方式， 如圖2 左圖所示為自動上料站操作控制界面。

當采用單步運行時， 需要將手動自動轉換開關轉換到on 位置即手動位置。 若將其轉到Off 位置即進入自動檔位時，可以按回到原點按鈕，則無論各氣缸在什么位置，都應該按程序設計的順序即（平移缸退-擺缸擺0 度-升降缸降-氣爪開-氣爪閉）回到原點位置。 當旋轉單個周期開關時，將按照既定的順序自動完成1 次循環。 本界面的回到原點按鈕和單個周期旋轉開關在實際裝置中是沒有的，通過觸摸屏內置的元件可以起到減少硬件的作用。

2.3.3 狀態顯示界面

在系統運行過程中，觸摸屏不但能夠控制系統同時還可以進行監視，將系統的運行狀態通過觸摸屏顯示出來。 如圖1 右圖所示為自動上料站的狀態顯示界面。 在界面中放置5 個位狀態指示燈，顯示為各氣缸的初始位置，當某個氣缸動作了，則該位置的狀態指示燈顯示為紅色同時顯示其相反狀態（如平移缸初始為縮回狀態，當動作后即為伸出狀態）。通過該界面可以監控系統上料站各氣缸的運行狀態。若發生故障可以通過觸摸屏控制界面迅速解決問題。

圖1 自動上料站的操作控制界面及狀態顯示界面

經過測試， 基于PLC 和觸摸屏的自動上料站的控制系統能夠高效、穩定的運行。但是要想對整個生產線教學實訓系統進行監控，還需要引入PROFIBUS-DP 現場總線技術， 將S7-300 作為主站， 通過EM277 與各分站中的s7-200 進行通信， 同時利用主站及觸摸屏對整個系統進行網絡監控并進行參數設置，能夠快捷、安全、有效地對系統內各工作部件實現實時監控。 觸摸屏在氣動生產線教學實訓系統的應用也能夠提高學生的學習興趣，調動學生學習的主觀能動性，實踐能力得到鍛煉和提高。

［1］張俊勇.基于組態王的MPS 組態監控系統的設計[J].制造業自動化，2010,32(8).

［2］曹冬梅,湯文成.五站式MPS 觸摸屏的研究和應用[J].機械制造與自動化，2012,41(6):103-106.