GP2600T在KDF2纤维滤棒成型机组中的应用

1引言
    KDF2纤维滤棒成型机组是烟厂生产卷烟滤棒的设备。然而，随着最初引进到现在十几年时间的流逝，KDF2机组虽然经过数次改良，但是其机械传动系统逐渐显示出技术上的局限性——结构复杂、存在漏油隐患。为此，我们通过技术收集和市场调查后，决定采用伺服传动系统代替机械传动以及速度更快、欧洲国家生产的PLC对原有机组进行升级改造。同时，原有的彩色触摸屏无论从显示尺寸还是色彩选择或着功能设计上都尴尬地面临着技术进步所带来的淘汰境地。
    为此，我们在设计新的控制系统时，决定同时对其人机界面进行重新设计。

2纤维滤棒成型机组改造后控制、显示和传动系统的基本框图
   纤维滤棒成型机组在改进后，它的控制、显示和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的触摸屏和Siemens公司的PLC，它们分别通过MPI和PROFIBUS-DP总线进行通讯与控制。其基本框图如图1所示：


图1  纤维滤棒成型机组控制和传动系统

3机组运行原理
    纤维滤棒成型机通过对丝束进行二次开松、增塑剂添加、卷制成形、刀盘切断和排列装盘的过程生产滤棒。其主要过程如图2


图2纤维滤棒成型机的工作原理

4相关名词
4.1PROFIBUS总线
    PROFIBUS是PROCESS  FIELD BUS的缩写，是一种国际性的开放式的现场总线标准，即EN50170欧洲标准。
    目前世界上许多自动化技术生产厂家都为它们生产的设备提供PROFIBUS接口。PROFIBUS已经广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化，是比较成熟的技术。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA 3个兼容版本。

4.2 GP2600触摸屏
    GP系列触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种连接人类和机器的（主要为PLC）人机界面（国外称为HMI或MMI，即Human-Machine Interface或者Man-Machine Interface），被喻为PLC的脸面。它是代替传统的控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数的设置、数据的显示和存储，并以曲线、动画等形式描绘自动化控制的过程，并可简化PLC的控制程序。
    GP2600T是Digital公司新的一代产品。在色彩方面，它提供了256色、无闪烁的真色彩模式，或者是64色、三种闪烁效果的仿真色彩模式；在尺寸方面，其大小为317mm*243mm，有效显示大小为246mm*184.5mm；在色素方面，其像素为800*600；在字体方面，它支持所有Windows提供的字体。
GP2600的主要作用如下：
Ø监视：以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映PLC的内部状态，存储器数据，从而直观反映工业控制系统的流程、走向。
Ø控制：可以通过触摸来改变PLC内部状态位，存储器数值，从而参与过程控制。
Ø数据处理：通过标准的大容量CF卡存储配方数据，实时采样的数据和历史报警信息。还可以通过标准的Ethernet不增加工厂成本的情况下接入工厂现有的局域网，从而实现数据共享和机器的远程监控。

4.3 PLC
    PLC是英文Programming Logical Controller 的缩写，中文含义是可编程逻辑控制器。PLC是一种广泛应用于工业自动化控制、智能化控制的控制单元。它具有抗干扰能力强，不易出错，安全、可靠，运行时间长等优点。

5图形界面
    现在将介绍现在比较流行的几种图形界面的连接模式与它们的优劣。



5.1环形连接
    环形连接模式是一种比较简单的连接方式，如图3所示。多幅画面依次连接成一个环形。在这个环中，两幅画面之间的连接可以是单向连接，也可以是双向连接。


图3 环形连接
    它的优点是结构很简单，对编程人员而言编制非常方便；缺点在于环形连接的可操作性比较差，这点特别是在多画面、大范围的画面切换时。

5.2 星形连接
    星形连接模式也是一种很简单的连接方式，如图4所示。在这种连接模式下，有一幅画面是中心画面，其他画面都与这幅画面有双向连接关系。其他画面之间没有连接关系。


图4 星形连接
    这种连接模式的优点在于画面切换比较简单，任何两幅画面只须两次操作就可以实现切换，同时编程也比较方便。缺点在于：如果画面比较多时，中心画面将显得比较凌乱，容易造成画面主次混淆。

5.3 树形连接
    树形连接模式是一种按种类分成不同分支的连接方式，如图5所示。在这种模式下所有画面按照它们的逻辑关系被分成不同分支，以它们之间的逻辑继承关系双向连接。如果画面之间没有逻辑关系或者处于同一分支下，它们之间就没有任何。


图5 树形连接
    这种连接方式的优点是：它所具有逻辑关系使操作人员易于上手、其主次关系分明。进入某个特定画面时，只要明白它的逻辑关系就可以很快切换完成。缺点在于：树形连接对于不明白其逻辑关系的新手来说操作比较困难，对于编程人员的要求也比较高。

5.4 网形连接
    网形连接模式实际上是环形连接的改进连接方式，如图6所示。它的画面并没有主次之分。在这种模式下所有的画面两两之间都有双向连接关系。


图6 网形连接
    这种连接的优点在于，它方便了环形连接的画面切换。但是，它的缺点也正在于此：多连接方式对于编程人员的要求非常苛刻，特别是画面很多时其编制的工作量很大。

5.5 复合连接
    复合连接模式实际上就是以上两种或者两种以上的连接模式共同使用在一组画面时的连接方式。
    其优点是可以结合不同连接模式的优点，达到单种连接所不能达到的效果。缺点是编制相对复杂，对编程人员的要求很高。

6触摸屏设计
    GP2600触摸屏如图7所示。它与PLC直接连接，它的存储器就当成PLC的扩展存储器。由此，PLC不需要设定它的硬件组态。


图7 GP2600
6.1 硬件设计
    在硬件方面，Pro-face的要求不高，需要一个24V/2A的直流电源和触摸屏本身。另外，为了与PLC通讯，我们根据需要选择了MPI接口的RS232C串行连接的方式。
6.2 软件环境
    编程上，我们采用了天任公司提供的GP6.2英文版。按系统要求，在PLC划出20个16位的字地址实现PLC与触摸屏之间的系统通讯需求。图8所示的就是GP6.2英文版的启动窗口。


图8 GP2600编程软件启动窗口

6.3结构选择
    在综合各种考虑后，我们决定采用复合连接模式。具体来说，整组画面以树形结构为我们编制的主要方式。为避免相同分支中画面无法切换的问题，在这些同一分支下的画面采用环形结构。同时，考虑到快速返回的需要，在所有画面上配以返回首页的按键。在一些报警画面上，增加它们可以独立弹出报警、故障解除后自动返回前一页的功能。
    这样做，我们既可以非常直观地反映出控制的逻辑关系，又可以方便同一分支下画面的切换，更实现了快速返回首页的功能。但是，这样也复杂了画面之间的连接，对编程和纠错带来一定的困难。
    在实践中这种结构的选择还是可以接受的：综合几种连接方式可以以最大的效果反映机组的状态，并且用户注重的是画面的使用而不会考虑编程。结构设计上必须以用户的使用为主，而不是编制人员的难易。

7结论与展望
    新的控制、显示和传动系统全面提高了纤维滤棒成型机组的总体性能，控制功能得到完善和提升。GP2600的应用更增强了人机界面的可操作性。
    考虑到今后烟厂信息集成化和网络化数据采集的需要，我们使用的GP2600可以进行数据共享和远程监控，配合S7-300 PLC的数据采集端口可实现烟厂全自动化生产的需要。



参考文献

[1] Pro-face操作应用基础
[2] Pro-face高级应用手册
[3]GP中文操作说明（含GP演示程序）
[4]GP中文Tag介绍