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0 前言

鑄錠銑床是鋁及鋁合金熱連軋生產(chǎn)線上的主要設(shè)備之一，經(jīng)過銑削，去除鑄錠大面及側(cè)面的表面粗晶層和冶金缺陷，滿足后續(xù)的熱軋質(zhì)量。鑄錠經(jīng)傳輸機構(gòu)運送至測量裝置測量，根據(jù)人工輸入銑削厚度與角度，經(jīng)過自動計算后，銑削刀盤定位，然后開始銑削，自動化控制要求較高，需要一款功能強大且齊備的軟件與之對應(yīng)。通過對比，我們使用了Intouch 組態(tài)軟件。功能強大的Intouch 組態(tài)軟件在銑床中的應(yīng)用對提高設(shè)備操作性、維護性，提高銑削產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率、降低成本有重要意義。

1 傳統(tǒng)鋁鑄錠銑床存在的問題

傳統(tǒng)的操作臺主要實現(xiàn)系統(tǒng)控制方式的轉(zhuǎn)換以及設(shè)備的啟停，不能完成模擬量的輸入功能，功能簡單。同時，操作臺上的信號都采用PLC 系統(tǒng)的輸入變量，需要通過電纜連接到PLC 的輸入模塊。因此，PLC 系統(tǒng)需要擴展更多的輸入模塊，成本增加。此外，操作臺控制增加了操作人員的工作量，給操作人員帶來了很大的不便，不利于設(shè)備維護人員的日常維護。

信號狀態(tài)指示燈和報警燈則是由LED 發(fā)光二極管等電氣元件組成，只能簡單地顯示各種設(shè)備的運行狀態(tài)，不能反映重要工藝參數(shù)的歷史趨勢以及重要設(shè)備的故障報警，不利于操作人員更全面地了解當(dāng)前生產(chǎn)情況和設(shè)備運行狀況，給連續(xù)生產(chǎn)帶來不確定因素和故障點。

2 人機界面技術(shù)

2.1 Intouch 組態(tài)軟件介紹

目前使用較為廣泛的組態(tài)軟件包括Wonderware 的 Intouch 軟件、通用電氣的 iFIX 以及西門子的

WINCC。本文主要介紹Intouch 軟件進行HMI 的開發(fā)。HMI 軟件將傳統(tǒng)的操作員界面、過程的可視性、數(shù)據(jù)的采集和報警結(jié)合在一起，通過人機界面可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實時準(zhǔn)確監(jiān)控。也可以設(shè)置報警系統(tǒng)，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以在報警畫面上及時準(zhǔn)確地反映出來。對重要數(shù)據(jù)建立歷史趨勢圖，分析和積累數(shù)據(jù)，從而不斷完善生產(chǎn)工藝。

2.2 Intouch 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及連接方式

Intouch 和西門子的PLC 采用以太網(wǎng)通訊，通過配置SIDirect DAServer TCP/IP 方式實現(xiàn)和S7 PLC 的通信。銑床Intouch 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。基于Eth-

ernet 以太網(wǎng)為核心，通過交換機互連，實現(xiàn)

PLC400 與Intouch 組態(tài)軟件的實時通訊。其中上位機1 裝備Intouch 的人機界面HMI 作為生產(chǎn)人員操作設(shè)備，上位機2 裝備Intouch 的計算機作為外部實時顯示鑄錠厚度和銑屑主銑進刀量。

圖片.png

圖1 Intouch 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 銑床人機界面的設(shè)計

銑床 Intouch 人機界面主要由控制部分、狀態(tài)顯示部分、報警部分和歷史趨勢部分等幾部分構(gòu)成。

（1）控制部分。控制部分主要包含主銑銑削量、側(cè)銑銑削量、側(cè)銑銑削角度和銑削速度。主要參數(shù)由人工手動給定，經(jīng)鑄錠測量后跟測量數(shù)據(jù)一同參與計算，加入到模型計算后參與控制自動銑削過程，決定鑄錠銑削成型和質(zhì)量。控制部分參數(shù)通過Intouch 組態(tài)軟件與PLC400 的連接，給定到PLC程序塊中，參與銑削計算和控制過程[1]。

（2）狀態(tài)顯示部分。Intouch 組態(tài)軟件可以將設(shè)備各部分運行狀態(tài)通過多種多樣的形式表現(xiàn)出來，十分豐富。某熱軋中心銑床HMI 狀態(tài)顯示部分包括：主、側(cè)銑電機、破碎機、吸屑風(fēng)機運行電流；各電機運行速度、繞組溫度、軸承溫度、聯(lián)軸器溫度；主、側(cè)銑刀盤位置；工作臺運行速度、位置；鑄錠厚度和銑屑主銑進刀量；鑄錠狀態(tài)跟蹤；各潤滑裝置和液壓系統(tǒng)油箱油位和油溫；測量裝置頭部、底部、中部、左右兩側(cè)測量針相對位置；聯(lián)鎖狀態(tài)等[2]。

（3）報警部分。報警系統(tǒng)包括故障報警和超限報警。有報警產(chǎn)生時，相應(yīng)部分的顏色由綠色變成紅色，直到異常情況消失為止，同時記錄報警產(chǎn)生的時間和原因。針對報警，操作臺上安裝有復(fù)位按鈕。報警內(nèi)容主要包含有：主、側(cè)銑電機、破碎機電流超限；各電機運行電流、繞組溫度、軸承溫度、聯(lián)軸器溫度超限；主、側(cè)銑刀盤位置、電機運行速度超限；工作臺運行速度、位置超限；鑄錠厚度和銑屑主銑進刀量超限；各潤滑裝置和液壓系統(tǒng)油箱油位和油溫超限；主、側(cè)銑銑削保護值；系統(tǒng)各部分壓縮空氣壓力值；工作臺行走電機編碼器狀態(tài)；工作臺潤滑泵電機狀態(tài)；工作臺齒輪箱運行狀態(tài)；急停開關(guān)狀態(tài)；工作臺輥道運行狀態(tài)；出口輥道安全防護裝置閉合；吸屑風(fēng)機變頻器狀態(tài)；安全防護觸發(fā)狀態(tài)等。

（4）歷史趨勢。趨勢曲線包括實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線兩種，實時趨勢曲線反映的是變量數(shù)值當(dāng)前的變化情況，并且可以根據(jù)時間的推移，自動刷新到當(dāng)前時間；歷史趨勢曲線提供查看歷史數(shù)據(jù)的圖形化方法，可以細(xì)分到某一段很短的時間，所以可以對數(shù)據(jù)進行分析和打印。在該歷史趨勢界面上，可以觀察從當(dāng)前時間到過去若干天的所有已添加進歷史定義標(biāo)簽的歷史趨勢。實時趨勢曲線則反映了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在當(dāng)前時刻的瞬時值及參數(shù)的變化趨勢，可以對現(xiàn)場采集的模擬量做出相應(yīng)的實時趨勢表格。通過實時趨勢或者歷史趨勢曲線可以很方便地獲取當(dāng)前或者歷史設(shè)備監(jiān)控部分運行參數(shù)和狀態(tài)或鑄錠銑削過程和質(zhì)量，方便掌控銑床設(shè)備運行參數(shù)和生產(chǎn)工藝曲線，動態(tài)地進行設(shè)備調(diào)整和工藝的修改。

3 HMI 技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，各種新技術(shù)不斷被應(yīng)用到組態(tài)軟件領(lǐng)域。組態(tài)軟件的IT 化趨勢明顯，大量的最新計算技術(shù)、通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)被用來提高組態(tài)軟件的功能。新型組態(tài)軟件具有以下幾個特點:

（1）以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為中心。自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量達到一定范圍后，現(xiàn)有組態(tài)軟件舊的網(wǎng)絡(luò)模式已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的需要。組態(tài)軟件不僅要能夠方便地構(gòu)建可伸縮的網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)，同時，也要能夠靈活地選擇整體系統(tǒng)的架構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)方案。

（2）Internet 和遠(yuǎn)程增強。新型組態(tài)軟件不僅可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，還能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)的功能延伸到Internet 上，不僅完成信息的瀏覽和監(jiān)控，而且可以構(gòu)建跨地區(qū)的大型系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、管理、協(xié)同、診斷等功能。

4 結(jié)語

該HMI 界面已成功運行，操作更加便捷，大大提高了工作效率。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，也可以通過報警畫面更快地了解故障信息，及時排除故障，有效保證生產(chǎn)連續(xù)，提高銑床生產(chǎn)效率。