触摸屏技术在随流孕育装置控制系统中的应用
尹德秀，段华荥，刘文化，李超
(中国一拖集团有限公司工艺材料研究所，河南洛阳471004)
摘要：将触摸屏技术应用在随流孕育装置控制系统中，可直观地显示和设定随流孕育工艺参数，且操作简单，并可增强人机交互的灵活性，方便操作人员随时了解掌握随流孕育装置的工作情况，便于实时处理，对提高铸件孕育处理质量可起到良好的效果，且具有可推广的价值。
关键词：触摸屏；随流孕育装置；控制系统，应用
中图分类号：TG233 文献标识码：A 文章编号：1000—8365(2010111—1412—03
随流孕育是在浇注铸型的同时，孕育装置按照设定的孕育工艺参数要求，向浇注的铁液流中均匀地添加孕育剂。其中，孕育工艺参数主要包括：设定的给料流速量(g／s)、设定的给料时间(s)、实际给料总量(g)、实际给料流量(g／s)。这些孕育工艺参数的实际应用，将直接影响铸件的孕育处理效果，铸件品质要求越高，影响越为明显。
在以往的应用过程中，PLC的人机对话方式较为单一，仅能利用旋钮实施孕育工艺参数的设定，很难完成工艺流程的实时显示，给操作者带来不便，尤其是不能随时了解掌握随流孕育装置的工作情况。为解决这一问题，我们选用触摸屏工业图形显示器(简称触摸屏)作为新一代随流孕育装置控制系统中的人机对话接口。该触摸屏一方面能代替传统的控制面板和键盘，方便各类参数的设定；另一方面能够在线实时显示孕育工艺参数的实际应用情况，方便操作者随时了解掌握，防止孕育不充分、孕育不均匀或没经孕育处理的不合格铸件流人下道工序，造成不应有的损失。
本文以欧姆龙公司NS5系列触摸屏在随流育装置控制系统中的应用实践，对触摸屏的人机对话方式进行研究探讨。
1 随流孕育装置控制系统构成
随流孕育装置控制系统主要由欧姆龙公司生产的CPlH—XA40DR-A型可编程控制器、NS5型触摸显示屏、微型流量计、振动控制器，以及外围控制电路等构成。其控制系统总体设计方案如图1。
图1控制系统框图
1．1 PLC在系统中的作用
PLC是整个控制系统的核心，接收开关量、模拟量输入的信号。经处理后输出开关量、模拟量，能够对随流孕育装置的整个给料过程实施有效地控制，其中包括给料流量的控制、相关动作的实际运行情况和故障报警信号的在线实时处理等。另外，通过与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对触摸屏输入的信息进行处理；完成数字量与模拟量的相互转换；判断传递数据信息、报警信息等。
选用欧姆龙公司生产的CPlH—XA40DR-A型可编程控制器作为主控制单元。CPlH系列是一款凝聚多种功能的一体机，内藏模拟量输入输出功能、串行通信功能、USB并联端口标准搭载，可大幅提高各种应用的应对能力。其中，内藏的4点模拟量输入和2点模拟量输出，分辨率能达到1／12 000。它能够采集来自随流孕育装置上的微型流量计的模拟量信号，经过PLC的PID运算后，输出模拟量信号给控制器。另外，通过RS232端口，可以直接与欧姆龙的NS5型触摸屏相连，操作者可通过触摸屏方便地设定并调整孕育工艺参数，如给料流量(g／s)、给料时间(s)等，以满足实际使用的需要。
1．2 NS5触摸屏的特点
NS5触摸屏是OMRON新一代触摸屏。其中，有效显示区域尺寸：5．7时；显示材料：STN；像数：320×240；显示色彩：4 096色；画面数据容量：6M。NS5触摸屏通过从设备库中拖放智能控件，可定制界面，使操作优化。另外，其独特的标签切换功能，可以为一个单画面数据文件制作多个语言版本，使得多语言功能只需简单地切换标签就可实现。在硬件性能上，NS系列有着32 000色的高分辨率，更大的图象数据容量和更快的图象显示速度。
2触摸屏控制系统设计
2．1触摸屏的安装
为便于操作和观察，将触摸屏安装在如图2的吊式孕育参数显示装置上，该装置通常安装在浇注机驾驶室前端上侧，可依据操作者所需的最佳平视视角范围，实施高低、转角位置的调整，便于操作者在操作浇包翻转浇注的同时，观察孕育过程中的工作参数的变化情况，而且空间占位较小，适合“移动式浇注机”且驾驶室空间较为狭小的场合。
图2 吊式孕育参数显示装置立体效果图
2．2触摸屏软件的编制
NS5触摸屏通过COMl口与CPlH PLC的COM2口相连，进行1：1 NT链接通讯。只需将PLC的CPU单元的通信开关设置为OFF，并将RS-232C端口的通信方式设置为1：1 NT链接通信即可，无需其他设置。
NS5触摸屏通过欧姆龙CX-Design计算机组态软件编制CX-Designer，是一个功能强大的应用软件。它在Windows操作系统下安装，操作界面保持了Windows的基本风格，支持鼠标的拖拽、剪切、粘贴等一些易用特性。基本界面由标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏4个固定显示，以及操作编辑窗口组成。可根据需要将这些工具条放在窗口的四周，构成使用者习惯的个人操作界面风格。该画面程序的每一项功能都对应一个PLC的DM区或者一个通道字的位。使得操作机器和修改工艺参数变得非常简单。
该触摸屏主要有六个页面，包括初始页面、工作主页、设备工作状态指示、工作参数设定、报警选择、报警参数设定页面。
2．3主要功能页面的显示及控制功能介绍
(1)工作主页，页面显示如图3。
图3触摸屏组态框图
本页面为工作主页，即浇包浇注时应显示给操作者观察的孕育“工作参数”页面。
如果按照孕育工艺要求需重新设定“设定流速”时，可点按相应“口”图框按钮后，随即出现软键盘，操作者随后按键输入所需设定的流速值，再在软键盘上按“Enter”键，即可返回“工作主页”页面，表明设定完成。“实际流速”、“单次总重”框中可分别实时显示实际工作时的给料流量和单次给料的总量。按位于左下方的清零“口”图框按钮，可清除实际流速“口”和单次重量“口”中的数值。点按下翻页“口”图框按钮，可进入下一页面。
(2)设备工作状态指示，页面显示如图4。
图4工作主页”页面
通过该页面，可以直观地显示出给料机的“工作方式”、“封口装置”处于何种工作状态、“气吹送料”的工作模式、“加料延时”是否打开等设备工作状态，本页面主要起指示作用，其状态的改变通过随流孕育装置电控柜面板上的按钮或选择开关来实现。屏幕下方的“上翻页”、“下翻页”、“主页面”按钮，可以进行页面的切换。
(3)工作参数设定，页面显示如图5。
图5“设备工作状态指示”页面
本页面可以通过“下料延时设定”图框方便地设定延时给料的时间，时间设定好后，只有在给料延时允许(通过开关控制)的情况下，每次启动一次给料开关，给料时间按设定的时间加料工作。
“开环控制量”在闭环控制情况下，仅能显示控制信号的模拟量大小，系统在开环状态下，通过下方的“增”、“减”按钮可以调整控制信号的大小，从而手动调整振动给料机的给料量。
(4)报警选择，页面显示如图6。
图6工作参数设定”页面
本页面可以对“堵料报警”、“总量超差监控”、“瞬量超差监控”、“料位报警”4种报警信息，根据工艺要求关注的重要度，在使用时选择开启或关闭。如选择“堵料报警”开启，则在本页面上相应处的“◎”显示灯亮。这项功能的采用，可使报警的类型选
择更具灵活性。
(5)报警参数选择，页面显示如图7。
图7“报警选择”页面
通过本页面可以设定报警的条件，因为不同的被浇注对象，其质量要求不尽相同，孕育给料的瞬时流量范围及总量范围也不尽相同。所以，操作者可依据不同的孕育工艺，方便地通过该页面的图框按钮输入适合的参数数值，控制其设定的流量报警参数，保证浇注
时的孕育质量。
3 结语
触摸屏作为一种人机界面友好、组态编程灵活的人机交互设备，弥补了PLC在人机交互方面的不足，充分发挥了PLC的更多潜能，也使得随流孕育装置操作简单易行。
基于触摸屏技术的随流孕育控制系统，已随同随流孕育装置一起应用于中国一拖公司的静压造型线上，并且也成功地推广应用到山东某公司的大件造型
线和树脂砂造型线上，收到了良好的效果。
