一、引言
紙箱機，是包裝行業(yè)最常用的設(shè)備；該設(shè)備通過利用機械部分的精確定位，使紙箱成型。在早期控制系統(tǒng)主要通過單片機和現(xiàn)場外部按鈕來實現(xiàn)控制；缺點是需要操作人員較多；參數(shù)調(diào)節(jié)比較麻煩；耗時較多。采用PLC作為控制器對控制系統(tǒng)有了較大改進(jìn)；在相關(guān)機械參數(shù)調(diào)節(jié)與定位相關(guān)方面有了更大的進(jìn)步；但在現(xiàn)場生產(chǎn)過程中有些參數(shù)使生產(chǎn)操作員無法得到。
隨著人們對產(chǎn)品要求的日益提高；產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)要求也越來越嚴(yán)格，要求現(xiàn)場操作人員隨時檢測產(chǎn)品；并根據(jù)要求調(diào)節(jié)參數(shù)使產(chǎn)品的規(guī)格符合要求。觸摸屏＋PLC可以完全解決這種小型控制系統(tǒng)的所有問題；并且可以將現(xiàn)場一些傳感器的信號在觸摸屏上顯示；可以方便現(xiàn)場生產(chǎn)人員將相應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)寫入觸摸屏來對產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行控制。
本文主要介紹WEINVIEW觸摸屏通過一屏多機的方式同時控制六臺PLC來完成相應(yīng)的機械控制以及采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)等工作。
二、系統(tǒng)的設(shè)計要求
結(jié)合實際硬件的資源和軟件的功能，建立如下圖1所示的觸摸屏和6臺PLC連接示意圖。觸摸屏的主要功能要對現(xiàn)場的控制量進(jìn)行控制；而且可以完全將現(xiàn)場的參數(shù)通過PLC采集上來；并且方便用戶和操作人員對現(xiàn)場的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和設(shè)置。
當(dāng)觸摸屏將控制信號傳到PLC時；PLC將通過自己的內(nèi)部程序?qū)⑾鄳?yīng)的控制信號傳輸?shù)较鄳?yīng)的現(xiàn)場傳感器。我們的主設(shè)備的傳動主要靠一臺變頻電機；其他的機械定位主要是小型電機帶動絲桿來進(jìn)行定位。這里選用三菱的FX1N的PLC；因為這里PLC需要接收編碼器傳輸過來的脈沖；在進(jìn)行對相應(yīng)的電機進(jìn)行控制。這里采用6臺PLC來接收多個編碼器的高速脈沖來控制現(xiàn)場的電機。6臺PLC通過485BD模塊并行連接，然后在和觸摸屏進(jìn)行連接；通過觸摸屏對不同站號的 PLC進(jìn)行發(fā)送命令和讀取相關(guān)數(shù)據(jù)來達(dá)到控制目的。
圖1 系統(tǒng)概括圖
三、系統(tǒng)軟件的設(shè)計與參數(shù)設(shè)置
在這個系統(tǒng)里觸摸屏是主站，6臺PLC是從站。主站可以向PLC發(fā)送命令和接受命令，這里PLC不能向觸摸屏發(fā)送命令；PLC之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須通過觸摸屏。當(dāng)PLC接收到數(shù)據(jù)以后；在執(zhí)行相應(yīng)的程序?qū)ο鄳?yīng)的部分進(jìn)行控制。
在這里首先就對軟件的設(shè)置做簡要的介紹；首先要對三菱PLC進(jìn)行設(shè)置；對波特率、接線方式、奇偶校驗、PLC站號進(jìn)行設(shè)置，因為有六臺PLC所以要分別對六臺PLC進(jìn)行相同的設(shè)置，這里除了站號不一樣其它的都是一樣的 。這里在三菱的GX-develop的軟件里還要對三菱的通訊格式寄存器D1820進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)將BFM#0的b9與b8設(shè)置為0；具體的設(shè)置可以參數(shù)設(shè)置圖請參考下圖：
圖2 三菱PLC通訊參數(shù)設(shè)置
觸摸屏的參數(shù)設(shè)置在對波特率、接線方式、奇偶校驗要保持一致；在站號設(shè)置方面在觸摸屏要寫的站號只寫1到6臺中的一個站號就可以了；通過BD連接多臺要選擇MITSUBISHI FXON/2/2N COM 的驅(qū)動；最重要的一點是要在系統(tǒng)參數(shù)編譯器選項菜單下；地址模式選擇相應(yīng)的擴展模式。具體參數(shù)設(shè)置參考圖3
圖3 觸摸屏的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
在觸摸屏這邊主要組態(tài)三個模式；在三個模式里觸摸屏需要通過數(shù)據(jù)傳輸將不同PLC里的數(shù)據(jù)通過觸摸屏的數(shù)據(jù)傳輸功能把PLC里的數(shù)據(jù)讀到觸摸屏里的相應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)；然后通過宏指令通過算數(shù)運算然后，再通過數(shù)據(jù)傳輸將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降南鄳?yīng)的PLC的數(shù)據(jù)區(qū)；在這里為了提高觸摸屏讀取數(shù)據(jù)的數(shù)度；我們建議不管是觸摸屏還是PLC讀取連續(xù)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)；這樣有助于提高通訊速率。
圖4 數(shù)據(jù)傳輸
下面這幅圖是紙盒進(jìn)料的初始圖，圖5左邊的數(shù)據(jù)是讀取PLC的相關(guān)數(shù)據(jù)這里可以根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置然后通過按執(zhí)行按鈕來執(zhí)行宏指令對讀取上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算；然后將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給PLC。
圖6是相關(guān)數(shù)據(jù)的定義與運算過程宏指令的觸發(fā)通過PLC控制元件來設(shè)置觸發(fā)。如下圖所示：
圖5 工作模式1
圖6 宏指令運算
當(dāng)程序啟動以后畫面首先進(jìn)入主頁面；當(dāng)進(jìn)入主頁面以后；首先，在沒有報警的情況下啟動主電機；如果有報警要對報警進(jìn)行報警復(fù)位后在進(jìn)行操作然后對生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。然后根據(jù)客戶的需求可以進(jìn)行自動控制和手動控制的選擇，而且在啟動畫面還有相關(guān)的操作說明，對操作員起到引導(dǎo)作用。
圖7 觸摸屏啟動主畫面
四、現(xiàn)場調(diào)試與通訊測試
這個系統(tǒng)軟件設(shè)計完以后；剩下的就是現(xiàn)場設(shè)備的安裝和調(diào)試過程。這個過程相當(dāng)重要；好多在設(shè)計過程的問題當(dāng)初不能發(fā)現(xiàn)；在調(diào)試的過程中有可能就會暴露出來。在調(diào)試的過程中主要發(fā)現(xiàn)兩個大問題，問題一是當(dāng)主電機啟動時；會發(fā)生干擾使觸摸屏和PLC的通訊中斷；問題二在觸摸屏同時給6臺PLC發(fā)送數(shù)據(jù)的時候會出現(xiàn)通訊延時有時會出現(xiàn)通訊中斷。
問題的解決方案對于電機的干擾；因為主電機的啟動時產(chǎn)生交變磁場；而觸摸屏和PLC的通訊線離電機不遠(yuǎn)而且通訊線沒有屏蔽；所以通過采用屏蔽線；增大通訊線與電機的距離這一問題得到了很好的解決。對于問題二的通訊故障；通過在現(xiàn)場調(diào)節(jié)觸摸屏里的參數(shù)2的值和PLC的超時常數(shù)的值可以解決這個問題；參數(shù)2的值在2－5是最佳的范圍；對于超時常數(shù)是0.3－0.6是最佳的范圍。對于這兩個值默認(rèn)的參數(shù)2是0；超時常數(shù)是3秒，如果對這連個參數(shù)不進(jìn)行調(diào)節(jié)就會出現(xiàn)上述通訊中斷的問題。這兩個的值是通過實際測試得出的；如果控制系統(tǒng)里只連接2－3臺的PLC;那么這個值可能要適當(dāng)改變。對于波特率這里建議采用19200的波特率；如果提高波特率速度太快；也會出現(xiàn)通訊不上的問題。
有關(guān)觸摸屏通訊參數(shù)設(shè)置請參考圖8；重點設(shè)置部分已經(jīng)在圖片上做了標(biāo)記來供讀者參考。最后要強調(diào)控制系統(tǒng)中需根據(jù)觸摸屏連接PLC的數(shù)量和數(shù)據(jù)的傳輸量來進(jìn)行相關(guān)調(diào)試和測試來調(diào)節(jié)這個參數(shù)。如下圖所示圖8標(biāo)注出了紅色方框的地方即為參數(shù)需要設(shè)置的地方：
圖8 通訊參數(shù)設(shè)置
五、結(jié)束語
本文主要介紹了WEINVVIEW觸摸屏在紙箱包裝行業(yè)的的一個應(yīng)用。主要介紹觸摸屏如何控制PLC以及現(xiàn)場的相關(guān)的傳感器的原理；并對觸摸屏軟件通訊設(shè)置做了詳細(xì)的介紹。在觸摸屏軟件設(shè)計方面重點介紹了數(shù)據(jù)傳輸和宏指令等功能；以及這些功能在一屏多機應(yīng)用方面的優(yōu)勢。就目前這個系統(tǒng)已經(jīng)投入生產(chǎn)；控制系統(tǒng)穩(wěn)定、操作簡單；可視化的人機界面非常容易讓操做人員掌握；而且更換產(chǎn)品時修改參數(shù)簡單并且節(jié)約時間等這些優(yōu)點贏得了客戶的好評。