觸摸屏技術在隨流孕育裝置控制系統中的應用
尹德秀，段華滎，劉文化，李超
(中國一拖集團有限公司工藝材料研究所，河南洛陽471004)

摘要：將觸摸屏技術應用在隨流孕育裝置控制系統中，可直觀地顯示和設定隨流孕育工藝參數，且操作簡單，并可增強人機交互的靈活性，方便操作人員隨時了解掌握隨流孕育裝置的工作情況，便于實時處理，對提高鑄件孕育處理質量可起到良好的效果，且具有可推廣的價值。

關鍵詞：觸摸屏；隨流孕育裝置；控制系統，應用

中圖分類號：TG233 文獻標識碼：A 文章編號：1000—8365(2010111—1412—03

    隨流孕育是在澆注鑄型的同時，孕育裝置按照設定的孕育工藝參數要求，向澆注的鐵液流中均勻地添加孕育劑。其中，孕育工藝參數主要包括：設定的給料流速量(g／s)、設定的給料時間(s)、實際給料總量(g)、實際給料流量(g／s)。這些孕育工藝參數的實際應用，將直接影響鑄件的孕育處理效果，鑄件品質要求越高，影響越為明顯。

    在以往的應用過程中，PLC的人機對話方式較為單一，僅能利用旋鈕實施孕育工藝參數的設定，很難完成工藝流程的實時顯示，給操作者帶來不便，尤其是不能隨時了解掌握隨流孕育裝置的工作情況。為解決這一問題，我們選用觸摸屏工業圖形顯示器(簡稱觸摸屏)作為新一代隨流孕育裝置控制系統中的人機對話接口。該觸摸屏一方面能代替傳統的控制面板和鍵盤，方便各類參數的設定；另一方面能夠在線實時顯示孕育工藝參數的實際應用情況，方便操作者隨時了解掌握，防止孕育不充分、孕育不均勻或沒經孕育處理的不合格鑄件流人下道工序，造成不應有的損失。

    本文以歐姆龍公司NS5系列觸摸屏在隨流育裝置控制系統中的應用實踐，對觸摸屏的人機對話方式進行研究探討。

1 隨流孕育裝置控制系統構成

    隨流孕育裝置控制系統主要由歐姆龍公司生產的CPlH—XA40DR-A型可編程控制器、NS5型觸摸顯示屏、微型流量計、振動控制器，以及外圍控制電路等構成。其控制系統總體設計方案如圖1。

 

圖1控制系統框圖
 

1．1 PLC在系統中的作用

    PLC是整個控制系統的核心，接收開關量、模擬量輸入的信號。經處理后輸出開關量、模擬量，能夠對隨流孕育裝置的整個給料過程實施有效地控制，其中包括給料流量的控制、相關動作的實際運行情況和故障報警信號的在線實時處理等。另外，通過與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對觸摸屏輸入的信息進行處理；完成數字量與模擬量的相互轉換；判斷傳遞數據信息、報警信息等。

    選用歐姆龍公司生產的CPlH—XA40DR-A型可編程控制器作為主控制單元。CPlH系列是一款凝聚多種功能的一體機，內藏模擬量輸入輸出功能、串行通信功能、USB并聯端口標準搭載，可大幅提高各種應用的應對能力。其中，內藏的4點模擬量輸入和2點模擬量輸出，分辨率能達到1／12 000。它能夠采集來自隨流孕育裝置上的微型流量計的模擬量信號，經過PLC的PID運算后，輸出模擬量信號給控制器。另外，通過RS232端口，可以直接與歐姆龍的NS5型觸摸屏相連，操作者可通過觸摸屏方便地設定并調整孕育工藝參數，如給料流量(g／s)、給料時間(s)等，以滿足實際使用的需要。

1．2 NS5觸摸屏的特點

    NS5觸摸屏是OMRON新一代觸摸屏。其中，有效顯示區域尺寸：5．7時；顯示材料：STN；像數：320×240；顯示色彩：4 096色；畫面數據容量：6M。NS5觸摸屏通過從設備庫中拖放智能控件，可定制界面，使操作優化。另外，其獨特的標簽切換功能，可以為一個單畫面數據文件制作多個語言版本，使得多語言功能只需簡單地切換標簽就可實現。在硬件性能上，NS系列有著32 000色的高分辨率，更大的圖象數據容量和更快的圖象顯示速度。

2觸摸屏控制系統設計

2．1觸摸屏的安裝

    為便于操作和觀察，將觸摸屏安裝在如圖2的吊式孕育參數顯示裝置上，該裝置通常安裝在澆注機駕駛室前端上側，可依據操作者所需的最佳平視視角范圍，實施高低、轉角位置的調整，便于操作者在操作澆包翻轉澆注的同時，觀察孕育過程中的工作參數的變化情況，而且空間占位較小，適合“移動式澆注機”且駕駛室空間較為狹小的場合。

 

圖2 吊式孕育參數顯示裝置立體效果圖
 

2．2觸摸屏軟件的編制

    NS5觸摸屏通過COMl口與CPlH PLC的COM2口相連，進行1：1 NT鏈接通訊。只需將PLC的CPU單元的通信開關設置為OFF，并將RS-232C端口的通信方式設置為1：1 NT鏈接通信即可，無需其他設置。

    NS5觸摸屏通過歐姆龍CX-Design計算機組態軟件編制CX-Designer，是一個功能強大的應用軟件。它在Windows操作系統下安裝，操作界面保持了Windows的基本風格，支持鼠標的拖拽、剪切、粘貼等一些易用特性。基本界面由標題欄、菜單欄、工具欄、狀態欄4個固定顯示，以及操作編輯窗口組成。可根據需要將這些工具條放在窗口的四周，構成使用者習慣的個人操作界面風格。該畫面程序的每一項功能都對應一個PLC的DM區或者一個通道字的位。使得操作機器和修改工藝參數變得非常簡單。

    該觸摸屏主要有六個頁面，包括初始頁面、工作主頁、設備工作狀態指示、工作參數設定、報警選擇、報警參數設定頁面。

2．3主要功能頁面的顯示及控制功能介紹

(1)工作主頁，頁面顯示如圖3。

 

圖3觸摸屏組態框圖
 

    本頁面為工作主頁，即澆包澆注時應顯示給操作者觀察的孕育“工作參數”頁面。

    如果按照孕育工藝要求需重新設定“設定流速”時，可點按相應“口”圖框按鈕后，隨即出現軟鍵盤，操作者隨后按鍵輸入所需設定的流速值，再在軟鍵盤上按“Enter”鍵，即可返回“工作主頁”頁面，表明設定完成。“實際流速”、“單次總重”框中可分別實時顯示實際工作時的給料流量和單次給料的總量。按位于左下方的清零“口”圖框按鈕，可清除實際流速“口”和單次重量“口”中的數值。點按下翻頁“口”圖框按鈕，可進入下一頁面。

(2)設備工作狀態指示，頁面顯示如圖4。

 

圖4工作主頁”頁面
 

    通過該頁面，可以直觀地顯示出給料機的“工作方式”、“封口裝置”處于何種工作狀態、“氣吹送料”的工作模式、“加料延時”是否打開等設備工作狀態，本頁面主要起指示作用，其狀態的改變通過隨流孕育裝置電控柜面板上的按鈕或選擇開關來實現。屏幕下方的“上翻頁”、“下翻頁”、“主頁面”按鈕，可以進行頁面的切換。

(3)工作參數設定，頁面顯示如圖5。

 

圖5“設備工作狀態指示”頁面
 

    本頁面可以通過“下料延時設定”圖框方便地設定延時給料的時間，時間設定好后，只有在給料延時允許(通過開關控制)的情況下，每次啟動一次給料開關，給料時間按設定的時間加料工作。

    “開環控制量”在閉環控制情況下，僅能顯示控制信號的模擬量大小，系統在開環狀態下，通過下方的“增”、“減”按鈕可以調整控制信號的大小，從而手動調整振動給料機的給料量。

(4)報警選擇，頁面顯示如圖6。

 

圖6工作參數設定”頁面
 

    本頁面可以對“堵料報警”、“總量超差監控”、“瞬量超差監控”、“料位報警”4種報警信息，根據工藝要求關注的重要度，在使用時選擇開啟或關閉。如選擇“堵料報警”開啟，則在本頁面上相應處的“◎”顯示燈亮。這項功能的采用，可使報警的類型選
擇更具靈活性。

(5)報警參數選擇，頁面顯示如圖7。

 

圖7“報警選擇”頁面
 

    通過本頁面可以設定報警的條件，因為不同的被澆注對象，其質量要求不盡相同，孕育給料的瞬時流量范圍及總量范圍也不盡相同。所以，操作者可依據不同的孕育工藝，方便地通過該頁面的圖框按鈕輸入適合的參數數值，控制其設定的流量報警參數，保證澆注
時的孕育質量。

3 結語

    觸摸屏作為一種人機界面友好、組態編程靈活的人機交互設備，彌補了PLC在人機交互方面的不足，充分發揮了PLC的更多潛能，也使得隨流孕育裝置操作簡單易行。

    基于觸摸屏技術的隨流孕育控制系統，已隨同隨流孕育裝置一起應用于中國一拖公司的靜壓造型線上，并且也成功地推廣應用到山東某公司的大件造型
線和樹脂砂造型線上，收到了良好的效果。