触摸屏技术在自动化生产线中的应用研究

触摸屏技术在自动化生产线中的应用研究

【摘要】本文阐述了触摸屏的工作原理，人机界面的硬件连接，设计了基于MCGS的自动化生产线分拣站控制系统，可实现变频器驱动电机的速度控制和工件的分拣以及料槽工件的累计功能。

【关键词】触摸屏；三菱PLC；自动化生产线；应用

传统的生产线控制主要采用主令电器（如按钮、开关等）来实现各种运行命令的发布，采用指示灯等来显示设备的运行状态。对于比较复杂的控制系统，则需要安装很多的主令电器和指示灯，而且有的时候我们还需要设置设备的运行参数、显示设备的运行数据，显然用主令电器和指示灯来实现这些功能很不现实，特别是数据的设置和显示，其难度就更大了，因此需要采用工业控制专用的人机界面（即触摸屏）与PLC进行通信。

一、触摸屏概述

人机界面是系统与用户之间进行信息交互的媒介。近年来，随着信息技术与计算机技术的迅速发展，人机界面在工业控制中已得到了广泛的应用。工业控制领域通常所说的人机界面包括触摸屏和组态软件。触摸屏又叫图示操作终端，是目前工业控制领域应用较多的一种人机交互设备。

为了工业控制现场操作的方便，人们用触摸屏来代替鼠标、键盘和控制屏上的开关、按钮。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示屏幕前面，用于检测并接受用户触摸信息；触摸屏控制器的主要作用是将检测部件上接收的触摸信息转换成触点坐标，并发送给CPU，同时还能接收CPU 发来的命令并加以执行。

二、TPC7062KS人机界面的硬件连接

YL-335B型自动生产线实训考核装备采用了昆仑通态研发的人机界面TPC7062KS。是一款在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE环境中运行，MCGS嵌入式组态软件组态。MCGS是专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件。

TPC7062KS人机界面的电源进线、各种通讯接口均在其背面进行，其中USB1口用来连接鼠标和U盘等，USB2口用作工程项目下载，COM（RS232）端口用来连接PLC，电源口接24V直流电源。

1、TPC7062KS触摸屏与个人计算机的连接

在YL-335B上，TPC7062KS触摸屏是通过USB2口与个人计算机连接的，连接以前，个人计算机应先安装MCGS组态软件。

当需要在MCGS组态软件上把资料下载到HMI时，在快捷菜单中选择“下载配置”命令，然后在“下载配置”对话框里单击“连击运行”按钮，单击“工程下载”按钮即可进行下载。如果工程项目要在电脑模拟测试，则选择“模拟运行”，然后下载工程。

2、TPC7062KS触摸屏与FX系列PLC的连接

在YL-335B的出厂配置中，触摸屏通过COM口直接与输送站的PLC （FX1N-40MT）的编程口连接。所使用的通讯线带有RS232/RS422转换器。

为了实现正常通讯，除了正确进行硬件连接，尚须对触摸屏的串行口0属性进行设置，这将在设备窗口组态中实现。

3、TPC7062KS触摸屏的启动

使用24V直流电源给TPC供电，开机启动后屏幕出现“正在启动”提示进度条，此时不需要任何操作，系统将自动进入工程运行界面。

三、触摸屏设备组态设计应用

为了通过触摸屏设备操作机器或系统，必须给触摸屏设备组态用户界面，该过程称为“组态阶段”。系统组态就是通过PLC以“变量”方式进行操作单元与机械设备或过程之间的通信。变量值写入PLC上的存储区域（地址），由操作单元从该区域读取。

运行MCGS嵌入版组态环境软件，在出现的界面上，点击菜单中“文件”→“新建工程”，弹出“工作台”窗口。MCGS嵌入版用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单击不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。

以自动化生产线考核设备分拣站为例，设计一个由人机界面提供主令信号并显示系统工作状态的工作任务。

1、创建工程

运行“MCGS嵌入版组态环境”软件，点击“新建工程”。在“新建工程设置”界面中选择触摸屏型号，工程名称为“分拣站”。

2、定义数据对象

3、设备连接

为了能够使触摸屏和PLC通讯连接上，须把定义好的数据对象和PLC内部变量进行连接，具体操作步骤如下：

①在“设备窗口”中打开“设备工具箱”，双击“通用串口父设备”，进入“通用串口设备属性编辑”对话框，按照三菱FX系列编程口的通信要求，进行设置。

②双击“三菱_FX系列编程口”，进入“设备编辑窗口”，设置CPU类型，单击“删除全部通道”按钮予以删除。

③进行变量的连接。

4、制作画面和元件

本设计可实现当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以触摸屏给定的速度，把工件带往分拣区。频率在40—50Hz可调节。各料槽工件累计数据在触摸屏上给以显示，且数据在触摸屏上可以清零。

用人机界面控制分拣单元运行时，人机界面与PLC之间的通信线占用了FX 系列PLC的编程口，这给调试PLC控制程序带来了困难。为了能在GX Developer软件的在线监控状态下调试程序，应在调试阶段使个人计算机与PLC 之间保持通信连接，而来自人机界面的主令信号，则用强制方式实现。对字元件D0写入数据，相当于接收来自人机界面的变频器输出频率的制定信号。本工作任务来自人机界面的主令信号不多，调试是比较容易的。对于主令信号较多的情况，则应预先做好规划，再执行强制操作。

参考文献

[1]张同苏.自动化生产线安装与调试[M].北京：中国铁道出版社，2010年.

[2]阮友德.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训[M].北京：中国电力出版社，2009年.