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0 前言

鑄錠銑床是鋁及鋁合金熱連軋生產(chǎn)線上的主要設備之一，經(jīng)過銑削，去除鑄錠大面及側面的表面粗晶層和冶金缺陷，滿足后續(xù)的熱軋質量。鑄錠經(jīng)傳輸機構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。通過對比，我們使用了Intouch 組態(tài)軟件。功能強大的Intouch 組態(tài)軟件在銑床中的應用對提高設備操作性、維護性，提高銑削產(chǎn)品質量與生產(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)控制方式的轉換以及設備的啟停，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，不利于設備維護人員的日常維護。

信號狀態(tài)指示燈和報則是由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備的故障報警，不利于操作人員更全面地了解當前生產(chǎn)情況和設備運行狀況，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

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)的采集和報警結合在一起，通過人機界面可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的實時準確監(jiān)控。也可以設置報警系統(tǒng)，當現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時，可以在報警畫面上及時準確地反映出來。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)絡結構及連接方式

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)絡結構如圖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1 Intouch 網(wǎng)絡結構圖

2.2 銑床人機界面的設計

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成。

（1） 控制部分。控制部分主要包含主銑銑削量、側銑銑削量、側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、側銑電機、破碎機、吸屑風機運行電流；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，操作臺上安裝有復位按鈕。報警內容主要包含有：主、側銑電機、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)值當前的變化情況，并且可以根據(jù)時間的推移，自動刷新到當前時間；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，可以觀察從當前時間到過去若干天的所有已添加進歷史定義標簽的歷史趨勢。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前或者歷史設備監(jiān)控部分運行參數(shù)和狀態(tài)或鑄錠銑削過程和質量，方便掌控銑床設備運行參數(shù)和生產(chǎn)工藝曲線，動態(tài)地進行設備調整和工藝的修改。

3 HMI 技術發(fā)展趨勢

當前，各種新技術不斷被應用到組態(tài)軟件領域。組態(tài)軟件的IT 化趨勢明顯，大量的計算技術、通訊技術、多媒體技術被用來提高組態(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)絡技術為中心。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建可伸縮的網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)，同時，也要能夠靈活地選擇整體系統(tǒng)的架構，實現(xiàn)復雜的監(jiān)控系統(tǒng)方案。

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

4 結語

該HMI 界面已成功運行，操作更加便捷，大大提高了工作效率。當設備出現(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。