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1 訇 似 基于S 7 3 0 0 P L C 与触摸屏的玻璃清洗机控制系统设计 Con t r ol s yst em des i gn of gl ass w as hi ng m achi ne b ased on si em ens S7- 3 00 PLC and t ouch scr een 徐宏海，董金星 XU Ho n g h a i ． DONG J i n ． x i n g 北方工业大学 机电工程学院，北京 1 0 0 1 4 4 摘要通过对全自动中空玻璃清洗机工作流程和控制要求的分析 ，构建了以西门子s 7 3 0 0 P L O 和 T P 1 7 7 E 3 触摸屏为控制核心、手动与自动一体的玻璃清洗机控制系统 ，实现了玻璃上片、清洗、 吹干和下片等全过程的自动化生产，大大提高了玻璃清洗机作业的自动化水平和生产效率。 关键词玻璃清洗机 ；P L O；触摸屏 中图分类号T P2 7 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 3 上 一0 0 4 0 0 3 Doi 1 0． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4． 2 0 1 2． 3 I- ． 1 3 0 引言 中空玻璃 一般 由两片玻璃组成 ，中间用铝隔 条支撑隔开 ，四周用丁基胶 密封 。铝隔条 内灌装 干 燥 剂 ，使 玻 璃层 之 间形 成干 燥 气体 室 。 中空 玻璃 具有 良好的 隔热 、隔音 、密封 和防凝 霜等性 能 ，性价 比高 ，已成 为国内外 节能玻璃 中的主流 产 品 。 清洗机 用于清除玻璃表面 的油污和灰尘 ，是 中空玻 璃 生 产线 的重 要组 成 设 备 ；清洗 效 果不 好 ，将导致 后续 工艺 中密封胶与玻璃的接触不严 密 及胶 与 玻璃 的 粘结 力 不够 ，造 成 中空 玻璃 失 效 。 目前 国产玻璃 清洗机存在 自动化程度不高 、 清洗不干净 和控 制系统不稳定等 问题 。因此 ，研 究开发 自动化程 度高、清洗效果好和控制稳定可 靠的玻璃清洗机 ，对提 高我 国玻璃深加工行业装 备水平具有重要的推动作用 。 1 玻璃清洗机的工作流程及控制要求 玻璃清洗机 主要 由上片传输段 、清洗段 、吹 干 段和下片传输段构 成，其 中清 洗段和吹干段是 核 心部 分 ，结 构示意 图如 图1 所示 。清洗段 包括 水泵 、喷头、毛刷 、电磁 阀、过 滤器等组 成的水 过 滤循环 系统和玻璃 传送 夹辊 ；吹干段 由离心风 机 、风刀及传送滚轮等组成。 清洗机 的工 作流程 玻璃通过上 片传输段被 送至清洗室 ，经高压 水喷淋并配 合三对毛刷高速 回转清洗后 ，在干燥 室经大功 率风机吹干 ，最后 经输 出段进入下一工 序。清洗过程 中，利用纯净 水高压喷淋并配合高 速转 动毛刷完成玻璃表面地 清洗 ，比单纯的高压水射流冲洗更 为有效 ，同时 热水 喷淋起到 了很好 的预洗效果 ；干燥段 内大功 率离心风机通过风刀近距离吹干玻 璃，实现干燥 目的。根据其工艺流程 ，玻璃清洗机控 制系统 必 须满足以下控制要求 1 清洗机应具备 自动和手动两种 控制模式 ， 以满足 自动化生产和设备调试检修要求 ； 2 各段传输速度可依 据现场需要通过触摸屏 给定 ； 3 热 水 箱 内 水温 应 控制 在 4 0 至 5 O 度 之 间 ，通 过闭环温控 系统实现加热的 自动启停； 4 实现各部分水位的 自动调节 ，并通过触摸 屏实现水位检测。 吹干段 风 刀 传送 滚轮 图 1清洗机 清洗段及吹干段结构 不意图 2 控制系统方案及硬件构成 全 自动玻璃清洗机选用西门子S 7 3 0 0 P L C为下 位机 ，T P 1 7 7 B触摸 屏为上位机 。P L C 一方面要实 现对整个清洗过程 的控制 ，另一方 面还要 与上位 人机触摸屏通讯 ，接 受各种 控制指令 。触摸屏作 为上位机 ，用于进行工作 方式选择 、参数设置 、 设备运行状况监控 以及报警 信息反馈等 。控制 系 收稿日期2 0 1 1 - 0 9 - 2 0 作者简介徐宏海 1 9 6 7一，男，浙江萧山人，教授，研究方向为先进制造技术、测试与故障诊断技术。 I 4 0 1 第3 4 卷第3 期2 0 1 2 0 3 上 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 匐 出 统框图如 图2 所示。 电 器 ． 一 TP 1 7 7 B 西门子 s 7 ． 3 0 0PLC C P U 一31 5一 -2 一DP l 数字量输出模块 器 四 △ P r o fi b u s ． D P I 觅 场 总 线 通 信I 二 二 西门子 MM4 4 0 型变频器 1 2 台 上下片 传输 电 机 4台 夹辊传 输 电机 毛刷 电 机 6台 图 2 控 制 系 统 框 图 综合考虑控制要求和通讯方式需要，P L C 选用 S 7 3 0 0 中的C P U3 1 5 2 D P，其 自带DP MP I 接口，可 方便与变频器及上位触摸屏通信 。清洗机控制系统 中传感器检测及电磁 阀控制共需 l 6 点DI 和8 点D o， 其余变量均选用软件编程中的位储器 ，因此选用一 块D I 3 2 x DC 2 4 V模块及一块DO 3 2 x D C 2 4 V模块。 清洗机运动控制 的核心 包括6 台毛刷 电机 、4 台上下片传输 电机和2 台夹辊传输电机 的调速，考 虑到 电机数 量多，且要求上 、下片传输 电机应具 有高 、低两种 速度，夹辊传输 电机及毛刷 电机可 根据现场需要实现连续调速，采用P r o fi b u s --DP 现 场总线通讯方式实现P L C 对 多台MM4 4 0 变频器 的 分布式控制。 大功率离 心风机 功率达5 5 KW 采用 台达 V F D3 0 0 F 4 3 A型变频器单独控制，利用P L C完 成对变频器的上电使能和对风机启停的平稳控制。 水 温 控 制 通 过 由OMRON E 5 E Z 型 温 度控 制 器 、温 度 检 测变 送 器 、 固 态 继 电 器 及 加 热 器 组 成 的 闭环温控 系统 ，实现温 度检测和水加热的 自动 控制 。同时 ，在热水 箱和排水槽 内均装有浮球 液 位 传 感 器 ， 自动 检 测水 位 并 控 制 相 应 补 水 阀 及 回 水泵的开和关。水温控制过程原理如图3 所示。 图3水温控制过程原理 图 3 P L C 与触摸屏和变频器之间的通讯 设置 P L C通过MP I 接 口与T P 1 7 7 B触摸屏 自带的RS 一 4 2 2 ／ 4 8 5 接 口连接 ，实现上、下位机通讯，其通讯 参数设置如下 P L C通讯 口设 置子 网MP I ，地址站号2 ，最 高地址号3 1 ，通讯传输速率1 8 7 ． 5 K B／ S ； 触摸屏通讯 口设置 子网MP I ，地址站号1 ， 最高地址号3 1 ，通讯传输速率1 8 7 ． 5 K B ／ S ； P L C作为主站与1 2 台MM4 4 0 变频器从站利用 DP 接 口进行P r o f i b u s -- DP 总线通信，其通讯参数 设 置 如下 P L C 通讯 口设置子网P R OF I BU S ；地址站号 2 ，最高地址号 1 2 6 ，通讯传输速率1 ． 5 MB ／ S ； 变 频 器 通 讯 接 口参 数 子 网P R OF I B US ；地 址站号从4 到 1 5 ，最高地址号 1 2 6 ，通讯传输速率 1 ． 5 M B／ S； 通 信均选用标准的二线屏蔽双绞线通信 电缆 和专用DP 网络接头，多台变频器连接时 只需通过 DP 总线级联 ，再连接 I| C P U总线接 口。主站与从 站地址必 须唯一，同时 要保证软件组 态地址与硬 件实际地址一致，否则将造成通信错误 。 4 P L C 程序设计 清洗机控制 系统的程序包括手动控制程序 、 自动控制程 序、报警及 复位程序 。手动程序用于 设备 的现场调试 和维护 ； 自动程序实现清洗过程 的 自动化控制 ，是整个软件 中最重要 的部分 ；报 警程序定义 了变频器报警 、电机过载 、水位超限 等报警信 息以及变频器断 电重新使能时报警 自动 复位程序 。P L C程序采用西门子S T E P 7 一 V5 ． 3 软件 编写，自动控制程序流程 图如图4 所示。 5 触摸屏界面设计 触摸 屏软 件 设计 采用 Wi n C C fl e x i b l e 2 0 0 7 组 态 软件 ，组 态界面包括初始界面 、运行模式选择 、 自动模式 、手动模式、 自定义速 度、水泵手动及 自动控制 、水位传感器 检测、报警管理 等界面 。 其 中 ，初 始 界 面 中设 有 快 捷 按 钮 ，点 击 可 跳 转 到 相应功能界面 ，各功能界面也可 以方便返 回初始 界面 。 自动界面利于指示灯监控设备运行情况 ， 手动界面 用于手动控制及监控 ，设备每次 只能工 作在一种模式之下 。运行模式选择界面包括变频 器使能 、风机启动 、手动与 自动切换 、自定义速 第3 4 卷第3 期2 0 1 2 - 0 3 上 [ 4 1 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 度与默认速度切换 等功能 ，可以完成相应速度的 自动设定 。当在运 行过程 中出现故障报警时 ，报 警窗 口将显示报警信 息，待 故障解除后报警 自动 结束 ，触摸屏初始界面如图5 所示。 吹干开始 干传 风机风 启动 l 门开启 l下片传输开始 二[二 下片传输 1 低速 f c S m s I b l高速 传 瞳鼬捡 l下片传输启动 一 1～ N／一 ＼ ‘～ 传感器检测 二 片传输停 止 传 魍豳醯 二二二 清洗吹干停 止 传 卿二二二 上片传输停止 传 朗网醯唛二二 上片传输停止 结束 ／ 图4 自动控制程 序流程图 图5触摸屏初 始界面 6 结束语 经 调 试 和 一 年 的 运 行 ， 由S 7 ． 3 O 0 PLC与 T P1 7 7 B触摸 屏为控制 核心 的玻璃 清洗机 控制 系 统 ，能够很好 的满足 玻璃清洗机的 自动化控制要 求 ， 系统运 行 稳 定 ，监控 功 能 完善 ，清 洗 效 果 好 ， 自动化程 度高，生产效率明显提高 ，达到 了 国外同类设备的水平。 参考文献 [ 1 ]郑立新． 中空玻璃 在我 国的应用和发展 [ J j _ 科技创 新导报， 2 0 0 8 ， 1 3 7 ． [ 2 】邱永 忠． 中空玻璃在建筑节能中的应用【 J J ．上海建材， 2 0 0 9 ， 2 1 5 1 7 ． [ 3 】罗红福 ， 胡 斌． P R OF I BUS DP 现场 总线工 程应 用实例 解 析[ M】 ． 北京 中国 电力 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 4 1廖常初， 陈晓东． 西门子人机界面【 M】 ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 8 ． 岛‘ 匕 } 毒国‘ {函I {出‘ 岛I {而● {曲‘ 岛I { I妇．{蠢‘ {＆‘ {＆‘． 妇．{国‘ {南‘ 赢‘ {是● 【 上接第3 0 页】 ht m 1 ． 20 06 5 3 1 ． 【 2 ]曾晓 光， 郑成 辉， 赖海光， 等． 基 于Ho n e y d 的产 品型蜜罐 系 统⋯ ． 郑州大学学报， 2 0 1 0 ． 3 4 2 6 3 6 6 ． [ 3 】马胜甫， 孟雅辉， 田俊峰， 等． 蜜罐与入侵 检测协作 模型的研 究⋯ ． 计算机工程 与应用， 2 0 0 5 ． 4 1 3 1 1 2 7 1 3 0 ． [ 4 ]程仁 杰， 殷 建平， 刘运 ， 等 ． 蜜罐及 蜜网技术研 究进展⋯ ． 计 算机研 究 与发展， 2 0 0 8 ．4 5 3 7 5 3 7 8 ． [ 5 】h t t p s ／ ／ p r o j e c t s ． h o n e y n e t ． o r g ／ ． [ E B ／ O L ] ． 【 6 ]Z i C h e n L i ， Xi a o j i a l i ， L e i g o n g ． P r o c e e d i n g s o f t h e T h i r d I nt e r nat i onal Sympos i um on Comput er Sc i enc e a nd [ 4 2 1 第3 4 卷第3 期2 0 1 2 - 0 3 上 Co mp u t a t i o n a l Te c h n o 1 o g y I S CS C Tf 1 0 ． Au g u s t 2 0 1 0 3 3 6 3 37． 【 7 】胡义 召， 王 贞， 安利． 虚拟蜜 网的设 计与实现 ⋯ ． 计算机 工 程与科学， 2 0 0 9 ． 3 1 8 2 1 2 3 ． 【 8 】诸葛建伟 ． 在Wi n 3 2 平 台上基于VMwa r e 软件 部署并 测试 第 三代 虚拟 蜜网【 R】 ． 北京 北京 大学 计 算机科 学技 术研 究所， 2 0 0 6 ． [ 9 ]冯朝辉 ， 范 锐军 ， 张彤 ． Ho n e y n e t 技 术研 究与实例 配置 ⋯ ． 计算机 工程 ， 2 0 0 7 ． 3 3 5 1 3 2 1 3 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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