秸秆制取乙醇的监控界面组态的设计

文/张瑞显 诸笃运

下面对部分监控的显示面的创建进行介绍，操作面板选用昆仑通态公司触摸屏，型号是为TPC7062Ti。在进行界面设计的过程中，兼顾如下的设计要求：

（1）系统的功能丰富且完善；

（2）监控界面在人机交换的时候采用简单的交互方式；

（3）软件开发时间不能太长，成本不能太高；

（4）界面设计中画面颜色、字体、图形要能比较直观，易懂。

1 用户登录界面的设计

图1：用户登录界面

图3：历史数据报表界面

图4：警报界面

给电控箱接上电源。触摸屏是通过COM口和PLC的COM1口以RS232方式进行通讯的。将控制箱电源送上，人机交互的界面(以下简称HMI)将点亮并显示画面。一般在此界面先执行用户登录。本系统用户分三个级别，第一级用户不需登录，点击“进入系统”直接进入后续操作界面。一级用户有部分操作权限如开关搅拌电机，但不可在触摸屏上进行“灭菌”、“发酵”及“加热”、“加酸”等手控电气操作，也不能在参数设置界面中修改参数。二级、三级使用者户需点按“用户登录”后按要求进行登录的操作。二级用户的用户名为“1”，登录密码出厂初始设置是“11”，输入正确密码登录后可进行一切触摸屏上的电气操作，但仍不能进入参数设置界面进行参数设置。第三级用户的用户名为“2”，密码出厂初始设置是“22”，三级用户登录后既可操作又可进行参数设置。

2 主界面的监控设计

执行必要的登录操作后，点击“进入系统”打开如图1所展示的显示面。在开始使用前，检查各部分的采样数据显示是否正常，设置参数是否合理，保证发反应时没有错误发生。用户登录界面用图形显示各器件的位置和状态，便于浏览整个系统的工作状态。

在画面中，浅兰色和灰色按钮可以用来跳转到其他界面。主控系统的界面中可以直观看到各执行机构和智能检测设备组成的液态发酵控制系统，通过发酵过程的各环境参数经各种自动调节以达到最优值，主要的包括参数控制、消泡控制、补料控制、灭菌控制等。例如，温度控制就是通过控制水箱加热器、冷水阀以及循环泵调节夹套里的水的温度，最终来控制罐内的温度。控制方式分为二种：自动和手动。自动是罐温按照所设置参数，自动调节到设置值，并且稳定到这个温度值。手动是自动调节不理想或者控制需要临时调整时，可以手动启动加热器、冷水阀及循环泵，改变水温来调节罐温。当PLC的水位检测端子在发酵时检测到水箱无水时，会自动关闭循环泵及加热器，打开冷水电磁阀补充循环水，直到水箱再次检测到有水。

3 发酵系统报表和警报设计

数据报表和警报是发酵过程中记录系统的实时发酵情况，对历史时刻产生的发酵数据进行采集和分析，对人为操作失误导致的故障可以记录和及时报警，是发酵过程中不可缺少的部分。点击图2中的“历史”的按键，则可进入以往数据报表的界面，如图3所展示的。在此可点击相应按钮进入 “历史曲线”画面，可将历史数据保存到优盘。存到存储设备中的数据信息是用EXCEL表格形式存储。以下是触摸屏中罐温、转速、pH、DO参数同列的历史曲线，点按“罐温曲线”可单独浏览罐温曲线，转速、pH等的曲线与此类似。

点按下主控界面中的“报警”键可切换到如图4所展示的界面，在此界面可浏览到近期发生过报警的信息。当前报警还会以走马灯的方式在屏幕上方显示，如要消警可点按画面中的“消警”按钮消警。

通过发酵控制系统的规划以及最后的设计形成，包括下位机设计和上位机设计。结合下位机的控制系统的硬件PLC的选型和工作原理，根据发酵工艺和选型原则，选用了台达的PLC并建立系统的硬件控制框图。根据发酵反应时各环境参数的工艺要求，选取适合的传感器以满足所有要求。上位机的控制系统的设计，遵循MCGSE组态软件的组态流程，得到了上位机系统的监控显示面。