台达PLC与触摸屏在分子筛灌装机控制系统中的应用

徐宏海，陶广军， 张财政

（北方工业大学 机电工程学院，北京 100144）

0 引言

在创建节约环保型社会的背景下，建筑玻璃行业的发展使人们逐渐认识到中空玻璃节能的重要性。北京奥运场馆、T3航站楼等建筑大量使用中空玻璃幕墙，不仅美观大方，而且节能效果显著。中空玻璃具有优越的密封性、良好的隔热性、可靠的质量及耐久的寿命，其应用越来越广[1,2]。

中空玻璃由两片玻璃组成，中间用铝隔条均匀隔开，周边用丁基胶密封。为提高隔热效果，玻璃层间应形成干燥气体室。为此，需在铝隔条内灌装分子筛干燥剂，用于吸收两层玻璃空腔内水蒸气[3]。目前国产分子筛灌装机存在灌装效率低、灌装不满、封胶不严、自动化程度低等问题，国内玻璃深加工市场的高端分子筛灌装机完全被国外厂家所垄断。因此，分子筛灌装机的国产化已迫在眉睫。

1 分子筛灌装机的工作原理及控制要求

如图1所示，分子筛灌装机主要由上料系统、定位夹紧系统、打孔系统、灌装系统、封胶系统、注胶系统、整体移动系统构成。其中上料系统采用真空吸料原理，将密闭大桶中的分子筛干燥剂及时、自动补充到方料箱内；定位夹紧系统实现对铝隔条的定位和夹紧；打孔系统在铝隔条定位夹紧后，气马达驱动钻头对铝框钻孔（分子筛干燥剂灌装口）；灌装系统在光电位置开关检测到灌装孔准确到达灌装位置时开始落料灌装；封胶系统在灌装完毕后，用加热后的丁基胶封堵灌装口；注胶系统的作用是及时补充丁基胶；整体移动系统则是为了满足大小不同铝隔条的高度要求。

图1 分子筛灌装机示意图

分子筛灌装机控制系统要求具备手动、全自动两种工作方式。

手动工作方式主要用于单个动作的调试及校核各个位置的准确度，同时可以单步进行上料补充、压紧、打孔、封胶等工作。

自动工作时，先将铝隔条置于初始工作位置，按下启动按钮，然后由PLC程序控制，实现定位夹紧（包括水平、竖直定位夹紧）、打孔、落料灌装、封胶、注胶等全过程的自动化。一个循环结束后，自动回到初始状态。

2 硬件构成

分子筛灌装机控制系统选用台达PLC作为下位机，触摸屏为上位机。PLC控制器一方面要对整个灌装过程进行控制，另一方面与人机触摸屏通讯，接收操作者发出的操作命令。触摸屏作为上位机，用于工作方式选择、参数设置和自动、手动控制切换以及监控画面显示和故障报警等。

分子筛灌装机控制的I/O点数均要求大于等于24，其I/O地址分配如表1所示。综合分析各厂家产品性价比及通讯口设置方式，选用DVP-48EH型台达PLC，内置RS-232与RS-485双通讯口，可连接温度、定位、计数器等扩充模组，支持数位、类比、通讯、记忆体功能卡和资料设定器等功能。同时选配DOP-A57CSTD型256色触摸屏，该型号触摸键丰富多样，功能设置齐全。

表1 分子筛灌装机I/O地址分配表

3 PLC与触摸屏通讯参数设置[4,5]

PLC与触摸屏通讯选择RS232串行接口，其通讯参数设置如下：

PLC通讯口设置：通讯速率9600B，数据位7Bits，同位Even，停止位1Bits，通讯站号1；

触摸屏通讯口设置：通讯速率9600B，数据位7Bits，同位Odd，停止位1Bits，通讯站号0。

通过设置PLC与触摸屏通讯接口参数， PLC能够高速并准确接收来自触摸屏的手动/自动工作方式选择、铝隔条型号选择、注胶时间选择等参数，并自动计算、存储相关控制参数；同时触摸屏能够反馈I/O信号，显示丁基胶温度变化值以及故障报警信息等，为分子筛灌装机自动控制提供了方便的操作通道。

4 PLC软件设计

分子筛灌装机PLC 控制系统的软件由公共程序、自动程序和手动程序组成。公共程序主要用于将触摸屏上所设参数读入，检查控制设备是否处于初始工作状态, 确定选择开关“自动/手动”的状态。手动程序主要作为灌装机检测各个位置及调整位置要求时备用。自动控制程序是软件中最重要的部分，当系统具备自动初始条件后，按下启动按钮，即可实现整个工艺过程的自动化生产，循环结束时各控制点回到各自的初始位置。分子筛灌装机工艺流程如图2所示，根据工艺流程，利用台达PLC编程软件WPL2.11就可很方便地设计出梯形图控制程序。

图2 分子筛灌装机工艺流程图

5 触摸屏界面设计

触摸屏界面主要设计了登录、主操作、手动操作、监控和报警履历显示等界面。登录界面要求操作员工登录前输入密码；主操作界面进行参数设置、手/自动切换、中英文切换等操作；手动操作界面利用触摸键丰富而灵活多样的功能设置，对设备各部件直接进行起动、停机控制；监控和故障显示界面对设备的运行参数及故障状况进行实时显示。利用台达screenEditor编程软件设计的分子筛灌装机主操作界面如图3所示。

图3 分子筛灌装机主操作界面

6 结束语

以台达PLC和触摸屏为核心的分子筛灌装机控制系统，经过6个多月的生产实际运行证明，整个系统性能稳定，操作方便，监控功能完善，自动化水平和生产效率显著提高，达到了国外同类产品的水平。

[1] 郑立新.中空玻璃在我国的应用和发展[J].科技创新导报,2008,(13):7.

[2] 邱永忠.中空玻璃在建筑节能中的应用[J].上海建材,2009,(2):15-17.

[3] 张伟.简析中空玻璃的加工工艺流程[J].中国建筑,2002,(5):51-52.

[4] DELTA.DVP-PLC应用技术手册程序篇,2005.

[5] DELTA.DOPA系列人机界面应用技术手册,2005.