GP2600在ZL22D型纤维滤棒成型机组中的应用

图1 纤维滤棒成型机组控制和传动系统

图2 纤维滤棒成型机的工作原理示意图

    【摘要】本文介绍了Digital公司的GP2600人机界面在ZL22D型纤维滤棒成型机组中的应用，对画面的结构和编程的软件进行了详细的介绍。
    【关键词】人机界面 GP2600

    ZL22D型纤维滤棒成型机组是卷烟工业企业生产卷烟滤棒时所用的设备。原有的人机界面（HMI）色彩相对较少，显示屏幕较小，内存空间的狭小和缓慢的运算速度，已经不太适应新形势的要求。为此，我们在设计新的ZL22D型纤维滤棒成型机组时，决定改进机组的人机界面设计。

一、ZL22D型纤维滤棒成型机组简介

    为明确GP2600与系统的关系，简单介绍一下ZL22D型纤维滤棒成型机组及其相关概念。
    1.系统基本框架图
    ZL22D型纤维滤棒成型机组的控制、显示和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的HMI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。其基本框架图如图1所示。
    2．机组运行原理
    ZL22D型纤维滤棒成型机组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生产滤棒。其运行过程如图2所示。
    3.相关名词
    PROFIBUS总线。PROFIBUS是PROCESS FIELD BUS的缩写，这是一种国际性的开放式现场总线标准，即EN50170欧洲标准。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三个兼容版本。
    PLC。PLC是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，具有抗干扰能力强、不易出错、安全可靠、运行时间长等优点。

二、GP2600

    GP系列触摸式工业图形显示器是一种人机界面，它代替了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。
    GP2600是Digital公司较新的一代产品。在色彩方面，它提供了256色、无闪烁的真色彩模式和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Windows系统提供的所有字体。
    GP2600主要有三个作用。一是监视。以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映PLC的内部状态和存储器数据，从而直观反映工业控制系统的流程和走向。二是控制。可以通过触摸来改变PLC内部状态位和存储器数值，从而参与过程控制。三是数据处理。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。还可以在不增加成本的情况下接入工厂现有的局域网，实现数据共享和机器的远程监控。

三、图形界面

    目前比较流行的几种图形界面的连接模式及其特点如下：
    1.环形连接。环形连接是一种比较简单的连接方式。多幅画面依次连接成一个环形。在这个环中，每两幅画面之间的连接可以是单向连接，也可以是双向连接。这种环形连接模式常用于较少画面、画面之间无主次关系的设计。
环形连接模式的优点是结构简单，容易编制。然而在数量较多画面的时候，其编制的工作量虽然不大，但对于操作人员的画面切换操作就很繁琐。
    2.星形连接。星形连接也是一种比较简单的连接方式。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，而非中心画面之间没有连接关系。这种星形连接常用于较少画面、画面之间存在主次关系的设计。
    星形连接模式的优点是画面切换比较简单，任何两幅画面只需两次操作就可以实现切换，同时编程也比较方便。缺点是如果画面比较多时，中心画面显得比较凌乱，容易造成中心画面的臃肿。
    3.树形连接。树形连接是一种按种类分成不同分支的连接方式。在这种模式下所有画面按照一定的逻辑关系被分成不同分支，从而实现双向连接。如果画面之间没有逻辑关系或者不处于同一分支下，它们之间就没有任何连接。
    这种连接方式的优点是操作人员易操作、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，并按逻辑路线就可以很快切换完成。缺点是对于不明白其逻辑关系的新手来说操作比较困难，对编程人员的要求也比较高。
    4.网形连接。网形连接实际上是环形连接的改进连接方式。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。
    这种连接方式的优点是它方便了环形连接的画面切换。但是它的缺点也在于此，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.复合连接。复合连接实际上就是以上任意两种或者两种以上的连接模式共同在一组画面中使用的连接方式。
    其优点是可以结合不同连接模式的优点，例如网形连接和树形连接的结合就可以使画面既具有比较好的逻辑性，也可以实现画面之间的快速切换，达到单种连接所不能达到的效果。

四、人机界面设计

    GP2600人机界面与PLC直接连接，它的存储器就当成PLC的扩展存储器。因此，PLC不需要设定硬件组成。
    1.硬件环境。Pro-face的要求不高，只需要一个24V/2A的直流电源和人机界面本身。另外，为了与PLC通讯，选择MPI接口的RS232C串行连接的方式，最高速率为187.5kb/s。
    2.软件环境。编程上，按GP7.2系统要求，在PLC划出20个16位的字地址实现PLC与人机界面之间的系统通讯需求。
    3.结构选择。经过综合考虑，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作为主要编制方式。因为在我国，一般操作人员使用机组的习惯是通过逻辑关系进行操作的。同时，为避免相同分支中画面无法切换，同一分支下的画面采用环形结构。另外，考虑到快速返回的需要，在所有画面上配有返回首页的按键，因而采用星形结构。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。这样一来，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，实现了快速返回首页的功能。但是，这样也使得画面之间的连接复杂，给编程和纠错带来一定的困难。
    新的控制、显示和传动系统全面提高了ZL22D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。为满足卷烟工业企业信息集成化和网络化数据采集的需要，GP2600可以通过数据共享和远程监控，配合S7-300，PLC的数据采集端口可实现卷烟工业企业全自动化生产。

    【作者简介】陈冰茹，现任职于上海烟草机械有限责任公司客户中心，主要从事设备现场装配工作。