摘 要：主要介紹了PLC和觸摸屏在低封爐控制系統的應用，著重介紹了PLC控制系統的硬件配置，以及軟件設計思想和程序結構，并介紹了利用GP577R觸摸屏實現上位監控的功能。
關鍵詞：低封爐 PLC 觸摸屏
1 引言
低封爐是CRT生產過程中重要環節之一，主要用于通過焙燒使屏錐封接。它一般包括爐體、驅動裝置、置換裝置及爐上欄桿踏臺等幾部分。爐體包括爐本體、網帶導軌、RC風機以及加熱器等幾部分。爐本體由優質碳素鋼及不銹鋼組成，內填保溫棉，循環風道由不銹鋼內腔板組成。RC風機起攪拌作用,使爐內溫度均勻性好。加熱器由優質電熱絲和不銹鋼框架組成，起到恒溫作用。驅動部設有自動張緊裝置及網帶跑偏調節機構，主要是通過變頻器實現網帶速度連續可調，使工件在爐體內勻速移動。
下面以BMCC5L低封爐延長為例說明其控制系統部分的實現，它主要包括低壓受電柜，3個加熱柜和溫控柜。其工作原理是：低壓受電柜提供爐上風機、熱絲等電源，通過溫控柜內的控溫器設定溫度，用控溫器的輸出控制加熱柜中的電力調整器，調整器的輸出控制加熱器，調整爐體溫度, 達到工藝要求溫度。在溫度控制柜內有一套PLC系統和觸摸屏，實現整個系統自動開機，自動關機，故障隨時報警等功能，達到實時監控的作用。本系統主要是完成14個加熱區的加熱絲、RC風機、排風機、冷風機以及后8個區冷卻閥的控制。
2 控制系統硬件配置
圖1 系統硬件配置框圖
本系統共有260點：數字量輸入162點，數字量輸出98點。控制系統采用OMRON公司的C200HG-CPU43，屬于中型PLC，內有RS232通訊口，它能滿足較高性能的要求。基板最多10個槽，這樣每個槽26點，需要使用32點的模塊，所以輸入選用高密集型的C200H-ID216，輸出選用組2高密度晶體管輸出單元C200H-OD215，由此可知6個輸入模塊，4個輸出模塊。再者在該系統中增加一塊串性通信板C200HW-COM06，通過RS232口與觸摸屏通訊，達到人機交換。在監控方面采用的是digital公司的GP577R-TC41-24VP，實現手動控制和監控報警。其系統硬件配置如下：
溫控柜面板上的控溫器控制低封爐爐溫，具有PID調節功能，與加熱柜內的SCR電力調整器配合使用，可實現加熱器的電壓在0～100%范圍內調節，根據設定溫度與當前溫度的差值，自動調節輸出到加熱器上的電壓值，從而使爐內溫度獲得精確控制。
加熱柜為低封爐的加熱器提供電源，內裝有電力調整器，由溫度控制柜內的溫控來自動調節其輸出功率，達到控溫的目的。該部分別控制新增1～14區加熱。柜中，裝有空氣開關為新增1～14區電力調整器SCR提供電源。SCR調整器上裝有能夠顯示各相電壓，電流大小，輸出功率大小等的顯示面板。此面板還可以顯示出SCR調整器的異常狀態。
風機動力部分為低封爐的RC風機，以及排風機、冷風機提供電源，其電源通斷也由空氣開關控制。通過交流接觸器在給定電流范圍內輸出到各風機，控制其運行與停止。
3 控制系統軟件設計
圖2 溫控柜各控制按鈕
當低封爐總匯流排給電后，受電柜面板上電源指示燈亮，再依次給各加熱柜和溫控柜上電，相對應的指示燈亮。本系統主要是根據溫控柜各按鈕如圖2，通過手動或自動模式完成爐上各區熱絲、風機和冷卻閥的自動啟動和關閉，以及實時監控其狀態，是否有異常情況發生。系統控制流程如圖3所示。
圖3 系統控制流程圖
為了節約篇幅在此不再給出梯形圖，下面對流程圖給予解釋。PLC上電后，首先判定各風機是否全開，只有風機全開才能使加熱絲工作。進行模式選擇，主要有自動和手動兩種狀態。在自動模式，按動面板上自動啟動按鈕，自動燈亮，這樣風機自動開移位寄存器運行，各區風機自動逐次開。當所有風機全部工作后，加熱塊1自動啟動，這樣1～5區加熱移位寄存器運行，使得1～5區加熱絲開始工作。隨后加熱塊2自動啟動，6～14區加熱移位寄存器運行，使得6～14區加熱絲開始工作。從而根據工藝要求各區設定溫度進行PID自動調節，直至滿足要求。當需要停止生產時，則要使熱絲和風機停止工作。這樣按動控制柜上自動停止按鈕，這樣各區熱絲逐次停止工作。此時進行自動停計時，時間到自動停止各區風機。
在手動模式下，首先按動面板上風機啟動按鈕，使得各區風機逐次開。當所有風機全部正常工作后，再按動面板上的加熱塊1啟動按鈕，1～5區熱絲開始工作。同樣按動加熱塊2啟動按鈕，6～14區熱絲也開始工作。系統穩定后，工件可以進行陪燒。當需要停止時，則要按動加熱塊1停止按鈕，1～5區熱絲開始停止。按動加熱塊2停止按鈕，6～14區熱絲也開始停止加熱。當熱絲全部停下來時，按動風機停止按鈕，則各區風機依次停止運轉。直到下一次啟動。
如果在生產過程中工件出現異常情況，按動非常停止按鈕，網帶停止轉動，進行緊急處理。并且任何區熱絲或風機出現異常情況，在控制柜上或觸摸屏上都有對應的顯示，及其相應的聲光報警，通知操作人員。
4 監控系統說明
本系統使用DIGITAL公司GP577R-TC41-24VP型觸摸屏作為上位監控，可以實時的顯示現場信號、實時報警并對控制點進行控制。監控系統由5個窗口組成：系統主畫面窗口、加熱區RC風機運轉畫面、加熱區熱絲運轉畫面、冷卻閥運轉畫面、設備故障履歷畫面。五個窗口之間建立了鏈接，通過窗口中的按鈕進行切換，并與PLC建立變量之間連接，通過觸摸屏實時顯示相應的狀態信息，構成系統整體監控。
現以系統主畫面為例，說明監控畫面的功能。系統主畫面分為兩個區域：燈部件區域和開關部件區域。燈部件區域在畫面的左部，使用PLC的I/O點作為監控顯示，當這些監控點狀態為ON時，顯示綠色，當為OFF時顯示白色。從而表明原柜和新柜以及網帶當前狀態是在自動狀態還是收動狀態，是運行還是停止，是正常還是異常。開關部件區域主要是作為選擇按鈕，當觸摸這些按鈕是就會切換到相關的頁。異常發生按鈕主要是監控系統是否有異常狀況發生，如有顯示紅色，觸摸可調轉到故障畫面，顯示哪個設備出現何種故障。觸摸冷卻閥按鈕，就會跳轉到冷卻閥運轉畫面，顯示各冷卻閥的開閉狀態，是否故障。觸摸風機手動按鈕，切換到加熱區RC風機運轉畫面，顯示各區風機是否在運行狀態，有無異常情況發生，對應區的風機是開還是關。觸摸加熱手動按鈕，切換到加熱區熱絲運轉畫面，該畫面主要是顯示各區熱絲是否在運行狀態，有無異常情況發生，對應區的熱絲是加熱還是停止。觸摸設備故障履歷按鈕，就會顯示何時發生報警，何時恢復，是否確認。并且在五個窗口中都可以互相切換，方便監控。
圖4 觸摸屏主菜單畫面
5 結束語
本系統已投入實際運行，性能穩定可靠，較好滿足工藝要求。PLC作為系統的主控制器在安全可靠性以及網絡互連性方面有其獨特的優越性，觸摸屏人機界面系統在靈活性和友好性有其出色的體現，從而是自動化程度得到進一步提高。但本系統在與其他控制系統通訊方面還存在局限性，通過電纜信號線將原柜和新柜的主要信號相連接信號交換有限，也不能實現與入口控制系統、出口控制系統、置換控制系統進行完全通信，不便于操作人員獲得充分信息。解決方法之一可以在各自的PLC模塊中增加LINK單元，實現各PLC之間通訊，更好的完成整個系統的控制。
參考文獻
[1]OMRON公司.OMRON可編程序控制器C200HX/C200HG/C200HE安裝手冊.1997年1月修訂
[2] OMRON公司.OMRON可編程序控制器C200HX/C200HG/C200HE編程手冊.1997年1月修訂
[3]無錫天任電子有限公司.Digital Pro-face GP-PRO/PBⅢ for Windows 操作手冊.
