人机界面在造纸磨浆机中的应用

江苏鑫源烟草薄片有限公司　任志军　郑庆元



人机界面在造纸磨浆机中的应用

江苏鑫源烟草薄片有限公司任志军郑庆元

利用相应的配套设备，构成纸浆生产线。为了确保良好的纸浆质量，取得更好的生产效率，应高度协调各个传动部分，在江苏鑫源烟草薄片有限公司，利用人机界面，对公司生产线的重要传动进行控制。其中，一个十分重要的部分，就是磨浆机纸浆生产。本文重点阐述了以西门子公司TP270人机界面在纸浆生产线上的应用，说明了制浆生产线的控制系统以及磨浆机的对触摸屏性能的要求。

人机界面；磨浆机；控制系统

一、引言

在当今社会中，经济发展速度日益加快，因此，人们的环保意识也在不断提升，传统的造纸设备很难适应邀烈的市场竞争，应运而生的多功能磨浆机的地位便显示得尤为突出，对磨浆机控制系统的要求更是先进磨浆机设备的关键所在。正是基于这种情况，可以组合应用可编程控制器、触摸屏，从而使工艺状况更加稳定，产品质量更加优良。所以，在工业生产当中，越来越多的开始对其进行综合应用。

二、造纸磨浆机的工艺要求和控制系统

1、造纸磨浆机的工艺要求

对于磨浆机的工作控制，应当遵循一定的标准，才能够避免造成经济、人员的损失。

（1）在启动机器之前，应确保系统具有浆压、水压等压力，从而对机械构件进行保护。（2）依据浆压，系统能够自动进行进刀和推导，如果发生断浆，则无法启动主机。（3）如果主机能够正常启动，并且保持良好的浆压，系统能够自动进行调节。（4）在停机的过程中，应当对人工操作进行确认，断浆之后进行冲水，再对停机操作进行确认，从而使系统能够正常停止工作。

2、造纸磨浆机的控制系统

为了实现以上控制工艺要求，现采用西门子人机界面（触摸屏）作为操作界面来实现磨浆机对控制系统的要求，其系统组成原理图如图1所示。

图1　磨浆机控制系统组成原理图

在系统运行的过程当中，连接PLC故障、当前过程值、操作状态等，经由触摸屏能够实现可视化。利用组态变量，对文本进行监理，实现通信PLC的要求，并将PLC输入文本设定值当中。在本系统中，最主要的是功率对参考值的设定，对现场的桨浓度、浆流量、电动机状态信号等监测信号，可由PLC接收，并根据事先编写程序，完成控制输出、计算等任务。这样，系统能够控制液压系统、电器开关柜，从而对磨浆机的运行进行控制。

三、西门子触摸屏分析

（一）西门子触摸屏的型号与规格

西门子公司触摸屏作为人-机交互的专业工具，简单直观，便于操作。本文主要讨论TP270/TP370触摸屏，其具有柔性化标准接口、良好的人机交互功能、高效画面组态等优点。

（二）组态软件ProTool

ProTool是一种组态软件报，在西门子公司SIMATIC HMI触摸屏设备中进行应用，该应用软件是基于Windows系统，并且能够设计组态系列中设备用户监控界面。

1、ProTool/Pro定义

在小型设备、机械当中，可视化操作，可由SIMATIC ProTool/ Pro加以实现。包括过程控制，通过一种可容易理解的形式（如趋势曲线图来为操作者快速清晰地显示过程数据；对与实际过程的图形相联系的任务进行简化；对数据进行归档），可快速、便捷的对数据记录、配方进行处理，在可配方画面当中，指定系统映射。

2、ProTool/Pro组件

SIMATIC ProTool/Pro包含组态软件和过程可视化软件，分别为ProTool/Pro CS和ProTool/Pro RT。在组态计算机中，基于Windows进行组态创建，需要利用ProTool/Pro CS。在运行组态当中，基于Windows的过程可视化程序实现，则需要利用ProTool/Pro RT。同时，基于组态计算机，对于项目文件的测试、模拟等，也可通过ProTool/Pro RT加以实现。

3、ProTool/Pro CS组态软件的功能

在任何Windows计算机当中，都可对ProTool/Pro CS组态软件进行应用。因此，用户根据自己的操作习惯，自由组合功能，从而标准化操作触摸屏。

（1）用户界面的下载、传送、通信等，克利用以太网接口、USB接口等加以实现。（2）在计算机中，无需PLC即可模拟组态。（3）可以对向量图进行直接创建、动态更新，利用人们熟悉的Windows，提供用户界面。（4）在较长的时间内，可以进行归档（如变量和消息一类的过程数据）。（5）在新目标设备中，对现有项目，可利用菜单选项进行转换，复制现有内容，并在新项目中进行插入。（6）图形用户界面允许用鼠标来创建面向对象的、基于符号的项目。

西门子组态软件脚本中，能够实现ProTool开发环境的软件接口二次开发。利用这一软件，能够实现趋势曲线、报表打印、报警记录等功能，还能够对其它通信协议进行支持。

四、触摸屏画面组态

1、编程组态步骤

在ProTool编程软件中，具有功能组件、图形控件、控制器件库等，能够对控制、显示等功能进行组态，从而实现可视化的故障、过程值、状态等。被监控系统，可由人机界面操作，处理、存储、记录、显示PLC实时数据。基于不同的操作权限设置，能够限定重要参数的方位，确保生产、系统安全。

在操作触摸屏软件中，能够对信息、画面进行创建，并连接其与PLC程序，具体过程为：

（1）界面的可视化设计

活动、固定区域是界面主要区域，各个画面共享固定区域，对系统中的工况指标进行动态的显示。根据画面实时控制功能差异，对活动区域进行设计。在几面组态当中，包含了很多中不同的格式，例如文本显示、控制键组态、功能键组态、指示器组态、输入输出区域组态等。

（2）设定变量

在功能键、输入输出区域等触摸屏组态功能当中，变量和PLC的存储单元、I/O接点之间，对相应联系进行监理，使触摸屏敏感元件能够输出报警信号、PLC当前过程值、PLC控制参数输入等功能。组态后的部分变量。

⑶设置通讯参数

在PLC S7-200、触摸屏之间，对通信进行建立。

2、编程组态画面

基于具体的工况，以下画面是主要的组态：

（1）主画面

主画面使操作触摸屏的默认画面，能够显示系统的工作状态，同时向其它画面进行切换。其中现场浆的浓度、流量等参数作为模拟量，浆压报警指示状态信号、共组哟中的进刀状态、点击当前工作状态等作为状态信号，通过动态的方式进行显示。

（2）其他画面

除了上述主画面以外，还包括了曲线画面、帮助画面、信息处理打印输出、消息窗口等其它的画面。其中，消息窗口显示各个消息类别中排队需要确认的所有消息。在组态软件中，可以选择是最新的还是最早的消息首先显示出来。如果组态了显示模式“窗口/窗口”、“窗口/行”或“窗口/关闭”中的一个，则一旦报警消息到达，报警消息的消息窗口就自动打开

［1］廖常初.西门子人机界面组态与应用技术［M］.机械工业出版社，2013，8.

［2］薛国庆.西门子PLC与触摸屏综合应用教程［M］.中国电力出版社，2013.5.

［3］西门子（中国）有限公司.TP270/TP370触摸屏使用手册.