人机界面技术在LR03卷招机上的应用

    LR03碱性锌锰电池的不干胶商标卷招机上存在一些问题，卷招质量一直不稳定，常出现卷招后不干胶商标纸折皱和未能卷招的光身电池的现象，为解决这一问题，对4台该类型的卷招机进行了电气改造，使其满足了生产工艺的要求。

    1、存在的问题

    LR03不干胶商标卷招机的电气部分主要由电池输入爬梯电机、卷招步进电机、搓纸电机、送收纸电机、主机、加热电耦以及送收纸压辘等组成；其中的步进电机是关键部分，原步进电机的控制板主要由555集成脉冲电路和一些辅助时基集成电路及分立元件组成，由于这些电路比较落后，所发生的步进脉冲频率不稳定，同时步进电机的频率、测纸微调以及一些设定参数也都是通过电位器来手动调整，误差比较大，所以导致卷招后不干胶商标纸容易折皱，并且步进电机容易弃步而生产出未能卷招的光身电池。

    2、电气控制系的改进

    人机界面控制流程图如图1所示在人机界面画面设计中，首先是设备通电PLC程序进行初始化处理，并显示初始画面，如无故障发生就自动切换到运行画面，运行画面是主要的现场监控操作画面，在运行画面上能自动显示时间、步进电机设定及实际频率、纸长微调数字显示、生产数量、生产速度；同时在画面上通过触摸各个触摸开关可以进行设备的各个动作运行；另外通过触摸运行画面上的‘菜单’，开关会自动切换到设定画面。

图1 触摸屏人机界面控制流程图

    在设计NT31C触摸屏人机界面画面时，设计了11幅故障画面和两幅正常停机画面，每幅画面各对应一个机台故障或正常停机现象；设备运行时只要机台发生任何故障，PLC就与触摸屏人机界面进行通信，通过程序命令人机界面将运行画面立即转换为对应的故障报警画面，同时蜂鸣器鸣响实行报警，并且在故障报警画面上能显示发生什么故障以及故障的位置，当排除故障后再触摸‘复位’开关，故障报警画面消失且自动切换到运行画面；同样，当机台某个工序出现缺工料正常停机时，显示对应画面，当供料恢复正常时，机台自动正常运行。另外还设计了几个设定画面，画面上的I/0设定地址与PLC程序对应的各个I/0地址相同，画面上的设定值直接或间接写入PLC，这样在生产中可以由操作工人根据工艺要求和材料的不同，在触摸屏人机界面上自由调整设定步进频率、纸长微调以及各时间定时器，并且这些数字式调整都能显示在运行画面上，既简单又直观；步进频率的精度达到0.1Hz，比原先的手动调整精度要高出10~20倍（原来的频率调整精度为1~2Hz）。

图2 PLC程序

    LR03不干胶商标卷招机电气改造的另一个重要部分是PLC程序编制以及PLC与触摸屏人机界面通信。PLC与触摸屏人机界面通过RS232C数据连接线进行NT1：1数据交换和
通信，在PLC的I/O区域设定I/O 200通道作为PT控制区，设定I/O 215通道作为PT通知区；PLC由程序扫描通过PT控制区将命令传送给NT（人机界面），进行画面切换和画面信息显示；而PT通知区将人机界面的操作及各个设定传送给PLC，再由PLC去执行。

    PLC程序大致分= 个部分，主要有程序初始化部分、运行画面操作部分、故障画面显示部分、正常停机画面部分、步进脉冲输出部分以及生产计数和生产速度子程序，由于要进行PLC与人机界面通信，因此在程序中我们应用了数据传送、BCD数码转换、加速控制等特殊扩展指令及子程序中断等编程方式。

    在这段输出步进脉冲程序中应用了两个特殊扩展指令，一个是ACC（加速控制）指令，另一个是INI（模式控制）指令，这两个指令结合使用进行PLC步进脉冲输出。使用这两个指令时，要进行PLC内部设置，在DM数据区将DM6602设置为100；将?DM0（起始频率）设置为1；将DM1（频率加速速率）设置为45；再在触摸屏设定画面上设定好步进频率（目标频率），这样就可以通过程序运行输出精确的步进频率。

    3、结论

    对LR03不干胶商标卷招机进行电气改进后，消除了以前存在的商标纸折皱及光身电池现象，减少了不干胶商标纸卷招的废品率，实现了触摸式操作、数字化调整。

    参考文献

    [1] YUAN Ren－guang（袁任光）.可编程序控制器应用技术与实例［M］.Guangzhou（广州）：South China University of Technology Industry Press（华南理工大学出版社），2000:4.
    [2] NT31/NT31C 可编程终端操作手册［Z］, 日本OMRON公司，1998.
    [3] CQM1H系列可编程序控制器编程手册［Z］.日本OMRON公司，1998.