人機界面在造紙磨漿機中的應用

江蘇鑫源煙草薄片有限公司　任志軍　鄭慶元

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人機界面在造紙磨漿機中的應用

江蘇鑫源煙草薄片有限公司任志軍鄭慶元

利用相應的配套設備，構成紙漿生產線。為了確保良好的紙漿質量，取得更好的生產效率，應高度協調各個傳動部分，在江蘇鑫源煙草薄片有限公司，利用人機界面，對公司生產線的重要傳動進行控制。其中，一個十分重要的部分，就是磨漿機紙漿生產。本文重點闡述了以西門子公司TP270人機界面在紙漿生產線上的應用，說明了制漿生產線的控制系統以及磨漿機的對觸摸屏性能的要求。

人機界面；磨漿機；控制系統

一、引言

在當今社會中，經濟發展速度日益加快，因此，人們的環保意識也在不斷提升，傳統的造紙設備很難適應邀烈的市場競爭，應運而生的多功能磨漿機的地位便顯示得尤為突出，對磨漿機控制系統的要求更是先進磨漿機設備的關鍵所在。正是基于這種情況，可以組合應用可編程控制器、觸摸屏，從而使工藝狀況更加穩定，產品質量更加優良。所以，在工業生產當中，越來越多的開始對其進行綜合應用。

二、造紙磨漿機的工藝要求和控制系統

1、造紙磨漿機的工藝要求

對于磨漿機的工作控制，應當遵循一定的標準，才能夠避免造成經濟、人員的損失。

（1）在啟動機器之前，應確保系統具有漿壓、水壓等壓力，從而對機械構件進行保護。（2）依據漿壓，系統能夠自動進行進刀和推導，如果發生斷漿，則無法啟動主機。（3）如果主機能夠正常啟動，并且保持良好的漿壓，系統能夠自動進行調節。（4）在停機的過程中，應當對人工操作進行確認，斷漿之后進行沖水，再對停機操作進行確認，從而使系統能夠正常停止工作。

2、造紙磨漿機的控制系統

為了實現以上控制工藝要求，現采用西門子人機界面（觸摸屏）作為操作界面來實現磨漿機對控制系統的要求，其系統組成原理圖如圖1所示。

圖1　磨漿機控制系統組成原理圖

在系統運行的過程當中，連接PLC故障、當前過程值、操作狀態等，經由觸摸屏能夠實現可視化。利用組態變量，對文本進行監理，實現通信PLC的要求，并將PLC輸入文本設定值當中。在本系統中，最主要的是功率對參考值的設定，對現場的槳濃度、漿流量、電動機狀態信號等監測信號，可由PLC接收，并根據事先編寫程序，完成控制輸出、計算等任務。這樣，系統能夠控制液壓系統、電器開關柜，從而對磨漿機的運行進行控制。

三、西門子觸摸屏分析

（一）西門子觸摸屏的型號與規格

西門子公司觸摸屏作為人-機交互的專業工具，簡單直觀，便于操作。本文主要討論TP270/TP370觸摸屏，其具有柔性化標準接口、良好的人機交互功能、高效畫面組態等優點。

（二）組態軟件ProTool

ProTool是一種組態軟件報，在西門子公司SIMATIC HMI觸摸屏設備中進行應用，該應用軟件是基于Windows系統，并且能夠設計組態系列中設備用戶監控界面。

1、ProTool/Pro定義

在小型設備、機械當中，可視化操作，可由SIMATIC ProTool/ Pro加以實現。包括過程控制，通過一種可容易理解的形式（如趨勢曲線圖來為操作者快速清晰地顯示過程數據；對與實際過程的圖形相聯系的任務進行簡化；對數據進行歸檔），可快速、便捷的對數據記錄、配方進行處理，在可配方畫面當中，指定系統映射。

2、ProTool/Pro組件

SIMATIC ProTool/Pro包含組態軟件和過程可視化軟件，分別為ProTool/Pro CS和ProTool/Pro RT。在組態計算機中，基于Windows進行組態創建，需要利用ProTool/Pro CS。在運行組態當中，基于Windows的過程可視化程序實現，則需要利用ProTool/Pro RT。同時，基于組態計算機，對于項目文件的測試、模擬等，也可通過ProTool/Pro RT加以實現。

3、ProTool/Pro CS組態軟件的功能

在任何Windows計算機當中，都可對ProTool/Pro CS組態軟件進行應用。因此，用戶根據自己的操作習慣，自由組合功能，從而標準化操作觸摸屏。

（1）用戶界面的下載、傳送、通信等，克利用以太網接口、USB接口等加以實現。（2）在計算機中，無需PLC即可模擬組態。（3）可以對向量圖進行直接創建、動態更新，利用人們熟悉的Windows，提供用戶界面。（4）在較長的時間內，可以進行歸檔（如變量和消息一類的過程數據）。（5）在新目標設備中，對現有項目，可利用菜單選項進行轉換，復制現有內容，并在新項目中進行插入。（6）圖形用戶界面允許用鼠標來創建面向對象的、基于符號的項目。

西門子組態軟件腳本中，能夠實現ProTool開發環境的軟件接口二次開發。利用這一軟件，能夠實現趨勢曲線、報表打印、報警記錄等功能，還能夠對其它通信協議進行支持。

四、觸摸屏畫面組態

1、編程組態步驟

在ProTool編程軟件中，具有功能組件、圖形控件、控制器件庫等，能夠對控制、顯示等功能進行組態，從而實現可視化的故障、過程值、狀態等。被監控系統，可由人機界面操作，處理、存儲、記錄、顯示PLC實時數據。基于不同的操作權限設置，能夠限定重要參數的方位，確保生產、系統安全。

在操作觸摸屏軟件中，能夠對信息、畫面進行創建，并連接其與PLC程序，具體過程為：

（1）界面的可視化設計

活動、固定區域是界面主要區域，各個畫面共享固定區域，對系統中的工況指標進行動態的顯示。根據畫面實時控制功能差異，對活動區域進行設計。在幾面組態當中，包含了很多中不同的格式，例如文本顯示、控制鍵組態、功能鍵組態、指示器組態、輸入輸出區域組態等。

（2）設定變量

在功能鍵、輸入輸出區域等觸摸屏組態功能當中，變量和PLC的存儲單元、I/O接點之間，對相應聯系進行監理，使觸摸屏敏感元件能夠輸出報警信號、PLC當前過程值、PLC控制參數輸入等功能。組態后的部分變量。

⑶設置通訊參數

在PLC S7-200、觸摸屏之間，對通信進行建立。

2、編程組態畫面

基于具體的工況，以下畫面是主要的組態：

（1）主畫面

主畫面使操作觸摸屏的默認畫面，能夠顯示系統的工作狀態，同時向其它畫面進行切換。其中現場漿的濃度、流量等參數作為模擬量，漿壓報警指示狀態信號、共組喲中的進刀狀態、點擊當前工作狀態等作為狀態信號，通過動態的方式進行顯示。

（2）其他畫面

除了上述主畫面以外，還包括了曲線畫面、幫助畫面、信息處理打印輸出、消息窗口等其它的畫面。其中，消息窗口顯示各個消息類別中排隊需要確認的所有消息。在組態軟件中，可以選擇是最新的還是最早的消息首先顯示出來。如果組態了顯示模式“窗口/窗口”、“窗口/行”或“窗口/關閉”中的一個，則一旦報警消息到達，報警消息的消息窗口就自動打開

［1］廖常初.西門子人機界面組態與應用技術［M］.機械工業出版社，2013，8.

［2］薛國慶.西門子PLC與觸摸屏綜合應用教程［M］.中國電力出版社，2013.5.

［3］西門子（中國）有限公司.TP270/TP370觸摸屏使用手冊.