凌控自動(dòng)化技術(shù)有限公司是國內(nèi)一家新型高科技企業(yè)，公司主要從事專業(yè)可編程人機(jī)界面的開發(fā)，應(yīng)用系統(tǒng)的集成，并向用戶提供從硬件到軟件的總體設(shè)計(jì)方案。產(chǎn)品遍布化工、鋼鐵、礦山、運(yùn)輸、機(jī)械、檢測(cè)設(shè)備等幾十個(gè)行業(yè)，并應(yīng)用于全國眾多工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。在此，我們向大家介紹武漢凌控自動(dòng)化有限公司可編程人機(jī)界面HMI在輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)中的應(yīng)用。
1、行業(yè)背景
隨著鐵路的提速和運(yùn)營生產(chǎn)的市場(chǎng)化，機(jī)車運(yùn)行負(fù)荷逐年增加，機(jī)車的檢修必須從定期維修轉(zhuǎn)變成狀態(tài)維修，以保證機(jī)車的運(yùn)行安全，輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)即負(fù)責(zé)測(cè)試檢驗(yàn)直流電機(jī)、交流電機(jī)、劈相機(jī)狀態(tài)的綜合性能的設(shè)備。但在目前，國內(nèi)的大多數(shù)的機(jī)車輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)仍屬于采用觸點(diǎn)控制的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。而這些設(shè)備的試驗(yàn)操作動(dòng)作繁瑣、安全系數(shù)低、數(shù)字化程度偏低、故障率高，特別是人工操作技術(shù)水平的差異導(dǎo)致輔機(jī)試驗(yàn)精確度和報(bào)表可信度的降低。
我們研發(fā)的輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)操作系統(tǒng)可以作為常規(guī)的手動(dòng)開關(guān)和繼電器控制試驗(yàn)臺(tái)的升級(jí)換代產(chǎn)品，通過人機(jī)界面完成對(duì)直流電機(jī)、交流電機(jī)、劈相機(jī)的實(shí)驗(yàn)操作，并且可以自動(dòng)記錄、顯示或打印文字圖表等多種表達(dá)形式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果以及試驗(yàn)故障信息等。同時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)增加了登記操作管理和管理員密碼等智能化功能，從而大大提高了輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化程度和機(jī)車檢修成產(chǎn)的管理水平。另外，試驗(yàn)臺(tái)具有直觀性、可靠性和較高的性價(jià)比，已經(jīng)大量應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)車檢修設(shè)備的生產(chǎn)廠家和使用單位中，經(jīng)應(yīng)用證明具有很好效果，解決了試驗(yàn)精度和報(bào)表問題，提高了工人工作效率，產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益。
2、工藝流程
本文所討論的輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)各測(cè)試量由計(jì)算機(jī)控制同步測(cè)試，避免人為誤差。可測(cè)試的項(xiàng)目有電機(jī)外觀檢查及外形尺寸、安裝尺寸檢查；繞組對(duì)機(jī)殼及繞組相互間絕緣電阻的測(cè)定 繞組實(shí)際冷態(tài)下直流電阻的測(cè)定小時(shí)溫升試驗(yàn)；速率特性曲線的測(cè)定；超速試驗(yàn)及換向器跳動(dòng)量檢查；直流電機(jī)換向火花檢查等等。自動(dòng)控制要求主要有運(yùn)行指示燈的指示功能、試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行定時(shí)功能、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控功能、故障診斷提示功能、簡(jiǎn)潔高效的系統(tǒng)操作提示及操作面板上的報(bào)警顯示功能。經(jīng)過分析，需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離分散I/O信號(hào)采集與控制的模塊?？紤]鴻格I-7000系列I/O模塊種類多﹑可靠性高﹑抗干擾能力強(qiáng)﹑價(jià)格低廉等特點(diǎn)，根據(jù)輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)采用了I-7017（ 8通道模擬量輸入模塊）﹑I-7021（單通12位模擬量輸出模塊）﹑I-7055D模塊作為分布式I/O模塊。并通過RS485 總線與LinCon人機(jī)界面保持通訊聯(lián)系，及時(shí)將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送到人機(jī)界面中進(jìn)行分析處理。
3、控制系統(tǒng)硬件配置
I/O模塊選用I-7017、I-7021、I-7055D三類模塊。人機(jī)界面選用LinCon LCS104S真彩色觸摸屏，通過ES-485串口可以與I-7000系列模塊直接通訊。
由于輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)需要用到比較繁瑣的操作，該公司已有的類似產(chǎn)品采用的是觸點(diǎn)控制的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和工業(yè)計(jì)算機(jī)相結(jié)合的解決方案。此方案雖然能夠解決目前的問題，但是由于需要工人長時(shí)間觀察變化，做好實(shí)時(shí)記錄，難免耗時(shí)又耗力，阻礙了產(chǎn)品向一體化方向的發(fā)展。此次采用LinCon人機(jī)界面的優(yōu)勢(shì)在于可以直接使用人機(jī)界面自動(dòng)完成對(duì)不同電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)控制，直流電機(jī)手動(dòng)、自動(dòng)啟動(dòng)，交流電機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)，劈相機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)，停機(jī)，不平衡度檢測(cè)，故障報(bào)警知識(shí)，實(shí)驗(yàn)室據(jù)記錄顯示等功能。實(shí)現(xiàn)了檢修的自動(dòng)化、數(shù)字化,對(duì)機(jī)車檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的記錄管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車狀態(tài)有效控制。
4、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及功能
系統(tǒng)的軟件主要由人機(jī)界面參數(shù)設(shè)置、功能塊的配置和設(shè)備配置控制，人機(jī)界面軟件主要有開機(jī)畫面、操作登記窗口、記錄查詢窗口、管理員窗口、幫助窗口、各電機(jī)試驗(yàn)畫面（包含數(shù)字儀表、運(yùn)行時(shí)間、報(bào)警、實(shí)時(shí)時(shí)間）及實(shí)驗(yàn)記錄畫面等畫面，這些畫面可以讓工人直觀方便的掌握電機(jī)測(cè)試情況，也可以方便用戶進(jìn)行后期的功能擴(kuò)展。如圖所示部分人機(jī)界面子畫面。
圖1 登記操作畫面
圖1為登記操作畫面的主界面。首先選擇電機(jī)類型，之后會(huì)彈出確認(rèn)和選擇窗口，選擇自動(dòng)或手動(dòng)再填好電機(jī)編號(hào)、操作工號(hào)以及上下車號(hào)可進(jìn)入相應(yīng)的操作界面。
圖2 直流電機(jī)試驗(yàn)檢測(cè)畫面
圖2為直流電機(jī)試驗(yàn)檢測(cè)畫面。分為電壓大小指示、電流大小指示、觸發(fā)電壓大小指示、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、報(bào)警窗口、啟動(dòng)停止按鈕、查看記錄按鈕和返回按鈕。點(diǎn)擊查看記錄按鈕即可自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至試驗(yàn)記錄畫面。（如圖3所示）
圖3 實(shí)驗(yàn)記錄畫面
圖3為實(shí)驗(yàn)記錄畫面。這就是最后對(duì)直流電機(jī)（交流電機(jī)或劈相機(jī)）完成的試驗(yàn)參數(shù)的測(cè)試記錄畫面?？筛鶕?jù)需要人工或自動(dòng)定時(shí)保存和打印測(cè)試結(jié)果。
圖4
圖4為管理員設(shè)置畫面。管理員輸入密碼后即可對(duì)相應(yīng)設(shè)置進(jìn)行修改。
本設(shè)計(jì)具有以下功能：
可自動(dòng)完成對(duì)不同電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)控制，直流電機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)啟動(dòng)，交流電機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)，劈相機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)，停機(jī)，不平衡度檢測(cè)，故障報(bào)警，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)記錄及顯示等功能，自動(dòng)化程度高。
可實(shí)時(shí)提供試驗(yàn)臺(tái)有關(guān)的工作狀況和相應(yīng)的故障報(bào)警;具有對(duì)過電壓電流，異常啟動(dòng)，操作超時(shí)等故障的保護(hù)功能，設(shè)備安全性能好。
可提供儀表顯示，數(shù)字記錄等多種表達(dá)方式；參用菜單式操作方式，方便簡(jiǎn)潔。
可設(shè)置人工或自動(dòng)定時(shí)保存和打印測(cè)試結(jié)果。
可按要求自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，可進(jìn)行軟硬件升級(jí)。
可實(shí)時(shí)保存原始數(shù)據(jù)，以便日后隨時(shí)調(diào)出進(jìn)行處理、分析及打印。
可利用網(wǎng)絡(luò)操作，數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。
可在原有試驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級(jí)改造。
5、結(jié)束語
根據(jù)輔機(jī)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們總結(jié)出此系統(tǒng)具有投資較小、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、系統(tǒng)工作穩(wěn)定﹑安全可靠性高、觀察方便等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)車狀態(tài)有效控制。更重要的是它采用登記操作管理提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度。
目前該控制系統(tǒng)已在多家試驗(yàn)機(jī)構(gòu)中得到應(yīng)用。它以其穩(wěn)定可靠的運(yùn)行狀態(tài)，完全達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
