畢業(yè)設計（論文）PLC裝配現(xiàn)場自動化管理系統(tǒng)

1、目 錄摘 要.iabstract .ii引言41 工藝過程及控制要求.51.1裝配現(xiàn)場自動化管理工藝流程51.1.1 用途51.1.2 意義.51 .1 .3 設備選取.51.1.4 車間流程圖51.2 控制要求.61.2.1 按鈕與燈.61.2.2系統(tǒng)的整體運行.61.2.3 plc的設計.71.2.4 端子接線圖.82 設計部分.102 .1 系統(tǒng)設計的基本步驟.102 .2 控制系統(tǒng)的配置方案.112 .2 .1 plc特點及應用.112 .2 .2可編程控制器的選型.112 . 3硬件設計.152.3.1電氣原理圖 . 152.3.2 i/o點分配.162.4軟件設計.172.4.1流

2、程方框圖.162.4.2 sam工位綠燈及按鈕梯形圖設計.182.4.3 sam工位藍燈及按鈕梯形圖設計.202.4.4 sam工位黃燈及按鈕梯形圖設計.222.4.5 sam工位紅燈及按鈕梯形圖設計.242.5 組態(tài)王設計272.5.1組態(tài)王介紹272.5.2監(jiān)控住界面的設計282.5.3主視窗設計.312.3.4實時數(shù)據(jù)的線性顯示.322.5.5歷史趨勢曲線332.3.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計.353 通訊連接354 整體調試40結論.42注 釋.43參考文獻.44致 謝45引 言工廠生產(chǎn)過程自動化管理是指用自動裝置或系統(tǒng)控制來管理生產(chǎn)設備及生產(chǎn)過程, 它集計算機技術、自動化技術、激光技術和機器人技術之

3、大成。一般認為,工廠自動化管理是指利用計算機充分掌握從接受訂貨開始, 到產(chǎn)品發(fā)貨結束之間所有生產(chǎn)活動的復雜信息流，并對生產(chǎn)系統(tǒng)整體進行高度管理和控制的自動化過程。在整個工廠生產(chǎn)過程中，零部件的裝配扮演著重要的角色，因為零部件的裝配直接決定了整個產(chǎn)品的質量。裝配過程的特點是在生產(chǎn)過程中完成從零件到部件再到整機的裝配過程，在這種生產(chǎn)過程中，每一種零件的質量、配件之間的裝配質量以及生產(chǎn)線裝配現(xiàn)場的各種狀態(tài)和指令信息，都最終影響產(chǎn)品的質量和裝配效率?，F(xiàn)代化裝配線要求既能實現(xiàn)復雜的自動化生產(chǎn)，又能實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。要實現(xiàn)生產(chǎn)柔性化，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理，是必不可少的，如何高效快速地采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和監(jiān)控裝配過程就

4、顯得尤為重要。隨著科學技術的不斷提高，生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展，其強大的功能已經(jīng)被人們認識。使用自動化管理系統(tǒng)進行生產(chǎn)管理，具有著人工管理無法比擬的優(yōu)點，它檢索迅速、方便查找、可靠性高、數(shù)據(jù)存儲量大、存儲時間長等，可減少更多的人力物力，這些都能極大地提高整個裝配企業(yè)生產(chǎn)的效率，同時也是裝配型企業(yè)與世界接軌的重要條件。因此，開發(fā)一個自動化管理系統(tǒng)是有必要的，具有其特有的技術意義和管理意義。1 工藝過程及控制要求1.1 裝配現(xiàn)場自動化管理工藝流程1.1.1 用途本項目通過利用組態(tài)王和plc （programmable logic controller）完成對裝配現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)

5、處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、曲線和報表輸出、企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統(tǒng)功能。1.1.2 意義中國作為一個制造大國，其中裝配型企業(yè)占有很大的比重和規(guī)模，裝配型企業(yè)的特點是在生產(chǎn)過程中完成從配件到部件再到整機的裝配過程，在這種生產(chǎn)過程中，每一種配件的質量、配件之間的裝配質量問題等都是最終影響產(chǎn)品質量的重要因素，如何實時、有效地獲得裝配線上的質量數(shù)據(jù)顯得尤為重要。 實施質量管理系統(tǒng)，提高質量管理水平，對提高企業(yè)的市場競爭能力具有重要意義。在收集質量管理系統(tǒng)所需的基礎數(shù)據(jù)時，在質量檢測部門，可以通過計算機的現(xiàn)場管理系統(tǒng)的錄入界面來獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)，但是在車間的生產(chǎn)線上

6、，工作環(huán)境和成本決定了不可能在每個質量檢測工位擺放計算機來錄入質量數(shù)據(jù)，因此研究如何快速、有效、低成本地獲得現(xiàn)場質量數(shù)據(jù)十分必要。本文將以典型的裝配型企業(yè)為例，分析如何采集生產(chǎn)線現(xiàn)場質量數(shù)據(jù)。1.1.3 設備選取 可編程邏輯控制器，計算機及組態(tài)軟件，掃描條碼儀，塔形燈，按鈕。1.1.4車間流程圖裝配零件從首個裝配工位sam進入裝配現(xiàn)場，工件按照裝配順序送達每個工位，安裝完畢后，送到下一個工位進行組裝。組裝零件時通過工人按下不同顏色的按鈕，使得相對應顏色的燈的亮滅，通知工作人員解決相應問題。 在sam和sae兩個工位上，工人將對零件外包裝進行拆除，拆除完畢后，送達到st工位進行零件退磁,然后依次

7、送到oa進行零件清洗，as工位進行零件合套，asm檢查游隙,ctr終檢，gb退磁，清洗，opt防銹，最后送到pk工位進行整個零件的整體包裝。在整個的裝配過程中，零件的運送工作由相應的工作人員完成。圖1-1 車間平面圖圖說明:每個燈的位置有一個模擬圖形（當前十個，預留二個空位）。當組裝單元開始時，系統(tǒng)自動比較需要備件和現(xiàn)有備件的數(shù)量，當所需備件數(shù)量不夠時，橙色燈亮。當所需數(shù)量低于安全數(shù)量時，系統(tǒng)黃色燈亮。1.2 控制要求1.2.1 按鈕與燈由于本系統(tǒng)有很多按鈕和燈，所以要考慮到按鈕與燈的配合，不能讓它們發(fā)生沖突，否則現(xiàn)場會發(fā)生現(xiàn)場生產(chǎn)事故。編程時一定要注意，考慮全面，系統(tǒng)自動運行時 ，啟動按鈕的

8、同時要打開相應顏色的燈，并且不能因為員工的誤操作而引起燈亮。1.2.2 系統(tǒng)整體運行系統(tǒng)運行包括是以下幾個方面：1)正常運行：正常運行時，工人按下綠色按鈕，監(jiān)控機上對應工位綠色的燈亮起；2）緊急情況：有緊急情況發(fā)生時，工人需按下紅色按鈕，監(jiān)控機上對應工位紅燈亮起，負責人及時趕到現(xiàn)場處理相關問題；3）備件用光：備件用光后，工人按下黃色按鈕，監(jiān)控機上對應工位黃燈亮起，庫管立刻向備件用光的工位提供備件；4）備件將用光：備件將要用光，工人按下藍色按鈕，監(jiān)控機上對應工位藍色燈亮起，庫管及時向備件將要用光的工位提供備件。1.2.3 plc的設計圖1-2 plc連接圖plc不僅要起到對不同工位不同按鈕和燈之

9、間的合理配合，并且要利用計數(shù)功能，以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲。在設計上，plc按鈕和燈相連接，利用plc的計時器，統(tǒng)計各個燈的亮滅時間。1.2.4 端子接線端子與plc的輸入通道相連，作為輸入設備。在plc的柜上可以直接看到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也會被顯示在組態(tài)王組態(tài)軟件中，能及時的監(jiān)測到數(shù)據(jù)，然后自動控制系統(tǒng)運行，或者人工操作，使參數(shù)變?yōu)檎Ｖ怠Ｒ詔b01sam端子為例，x0000端口接綠色按鈕，x0001端口接紅色按鈕，x0002端口接藍色按鈕，x0003端口接黃色按鈕；y100000與綠燈連接，y10001與紅燈連接，y100002與藍燈連接，y100003與黃燈連接。 圖1-3 端子接

10、線圖1 圖1-4 端子接線圖2 圖1-5 端子接線圖32 設計部分2.1系統(tǒng)設計的基本步驟1) 深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求 2）此項目是在裝配現(xiàn)場工作開始時，各個工位之間，通過按鈕與不同顏色的燈的配合，使裝配工作達到緊密的結合，從而提高裝配工作的工作效率，增進配件的質量水平。裝配現(xiàn)場自動管理系統(tǒng)，可以在組態(tài)王組態(tài)軟件下可監(jiān)視運行狀況，還可以對參數(shù)進行設定，控制各個按鈕與燈的開關，啟動或停止。a) 確定 i/o 設備根據(jù)被控對象對 plc 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有紅、黃、綠、藍各個按鈕等，常用的輸出設備有指示燈。 b) 分配 i/o

11、點分配 plc 的輸入輸出點，編制出i/o分配表并畫出i/o端子的接線圖。然后進行 plc 程序設計和控制柜設計。 c) 硬件連接此步驟很關鍵，如果硬件沒有調通就沒法往下進行。接線時一定要接的牢固，外界有很多因素能破壞到硬件設備，尤其是端子與線的接觸點，如果出現(xiàn)松動，就會無法接受或發(fā)送信號，系統(tǒng)就不能正常運行。d) 測試i/o點將測試程序輸入 plc ，先進行測試工作。因為在沒有去現(xiàn)場之前，應先在控制柜中進行測試，確定i/o點是否連接正確，各個工序對應的信號燈是否正確。因此在將 plc 連接到現(xiàn)場設備上去之前，必需進行測試，以硬件安裝錯誤。在現(xiàn)場調試時，先用手動控制調試，檢驗是否滿足控制要求和

12、燈的開關是否正確，例如：按動按鈕使輸入信號進入調試程序，在 plc 上可看到反饋信號。e) 手動運行程序將程序輸入 plc ，運行時，用手動開關控制按鈕，這樣可以不用等一套循環(huán)的運行時間就能很方便的看到控制的結果，看看程序是否滿足控制要求。f) 自動運行程序手動運行后，確定系統(tǒng)能自動完成一套循環(huán)，且能繼續(xù)自動進入下一套循環(huán)，則表明程序沒有問題。根據(jù)工藝流程圖和控制要求設計出梯形圖。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，使之前后不矛盾，要考慮到保護電氣設備g) 運行系統(tǒng)手動，自動調試完成后，程序沒有錯誤，向plc上傳程序，讓系統(tǒng)自動運行

13、兩次，達到裝配現(xiàn)場的監(jiān)控目的。最后，還要檢驗現(xiàn)場監(jiān)控是否合格，如果不合格，則還應在組態(tài)王組態(tài)軟件中重新設置某些參數(shù)，使其達到監(jiān)控的目的。2.2控制系統(tǒng)的配置方案2.2.1 plc特點及應用可編程控制器（programmable logic controller）是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有

14、了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、順序(步進)控制，還具有了模擬量控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。由于可編程控制器可通過軟件來改變控制過程，并且編程簡單，同時采用了模塊化結構設計，易于擴展和拆裝，因而具有體積小，功耗低，可靠性高，組裝維護方便，控制功能完善和抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，成為當今自動化電氣控制的主流。2.2.2 可編程控制器的選型1.本設計的主要控制過程是利用可編程控制器的輸入、輸出模塊來控制按鈕及燈。本系統(tǒng)供控制采用的是日本歐姆龍公司的plc，機器型號為cpm2ah-60cdr-a。其特性簡介如下：1.cpm2a為系統(tǒng)

15、提供了眾多的功能高速計數(shù)器能方便地測量高速運動的加工件。同步脈沖控制可方便地調整時間。帶高速掃描和高速中斷的高速處理?？煞奖愕嘏comron的pt相連接，為機器操作提供一個可視化界面。小機殼內匯集了先進的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)。為食品包裝行業(yè)，傳送設備和緊湊型設備的制造商提供更優(yōu)越的性能和更高的附加值。通過脈沖輸出可實現(xiàn)許多基本的位置控制?？蛇M行分散控制和模擬量控制。2.價格低廉cpm2a的價值在于它具有非常卓越的性能價格比。3.緊湊型設計能安裝在任何地方機器設備的小型化對安裝在控制板或機器內的plc也提出了節(jié)省空間的要求。plc規(guī)格介紹項目60點cpu單元電源電壓交流電源ac100240v，50/6

16、0hz直流電源dc24v允許電源電壓交流電源ac85264v直流電源dc20.4v26.4v消耗電力交流電源60va以下直流電源20w以下浪涌電流交流電源60a以下直流電源20a以下外部供給電源（僅交流型號）供電電壓24vdc供輸出容量300ma絕緣阻抗20m以上（dc500v）外部電源ac端子與所有端子之間耐壓ac2300v，50/60hz，1分鐘,外部電源ac端子和所有端子之間，漏電六：10ma以下抗干擾性抗干擾性：1500vp-p:脈沖寬度：0.11s;上升延1ns(通過模擬干擾）抗振抗振：1057hz;振幅0.075mm;57150hz,加速度9.8m/s2,在x,y,z方向各80分鐘

17、（每次振動8分鐘實驗次數(shù)10次=合計80分鐘）耐沖擊147m/s2,在x,y,z方向各3次環(huán)境溫度使用：055保存：-2075環(huán)境濕度10%90%（不結露）氣體環(huán)境無腐蝕性氣體端子螺絲尺寸m3電源保持交流電源：最小10ma直流電源：最小2mscpu單元重量交流形式800g以下直流形式700g以下擴展i/o單元重量20點單元：300g以下8點輸入單元：250g以下8點輸出單元：200g以下模擬量i/o單元：200g以下compobus/si/o鏈接單元：200g以下項目規(guī)格控制方式存儲程序方法i/o控制方式循環(huán)掃描直接輸出(通過iorf(97)即時刷新處理)編程語言梯形圖指令長度1步/1指令,1

18、5字/1指令指令基本指令:14種特殊指令:105種,185條執(zhí)行時間基本指令:0.64s(ld指令）特殊指令:7.8s(mov指令）程序容量4096字最大i/o點數(shù)cpu單元30點帶擴展i/o單元最大100點輸入位ir00000ir00915(不使用的輸入位可用作工作位)輸出位ir00000ir01915(不使用的輸出位可用作工作位)工作位928位:ir02000ir04915和ir200000ir22715(ir200227ch)特殊位(sr區(qū))448位:sr22800sr25515(ir228225ch)暫存位(tr區(qū))8位:(tr0tr7)保持位(hr區(qū))320位:hr0000hr191

19、5(hr0019ch)輔助位(ar區(qū))384位:hr0000hr2315(ar0023ch)鏈接位(lr區(qū))256位:hr0000hr1515(hr0015ch)定時器/計數(shù)器256位定時器/計數(shù)器(tim/cnt000cnt255)1ms定時期：tmhh（）10ms定時期：tmhh（15）100ms定時期：tim1s/10s定時期：timl（）減法記數(shù)：cnt可逆記數(shù)：cnt（12）數(shù)據(jù)內存讀寫：2048字（dm0000dm2047）只讀：456字（dm6144dm6599）pc設定：56字（dm6600dm6655）出錯標志存儲于dm2000dm2021基本中斷中斷處理外部中斷：4（分為外

20、部中斷輸入（計數(shù)模式）和快速響應輸入）內部定時器中斷1（單觸發(fā)模式或定時中斷模式）高速計數(shù)器高速計數(shù)器一個高速計數(shù)器：20khz單相或5khz雙相（線性計數(shù)模式）計數(shù)器中斷：1（設定值比較或設定值范圍比較）中斷輸入(計數(shù)器模式)4點輸入（分為外接中斷輸入（計數(shù)器模式）和快速響應輸入）計數(shù)器中斷：4（分為外部中斷輸入和快速響應輸入）脈沖輸出2點沒有加速/減速，每個1010khz，并且沒有方向控制1點帶有波形加速/減速，每個1010khz，并且有方向控制2點帶有pwm（-）的可調脈寬比（僅晶體管輸出型具有此功能，繼電器輸出型無該功能）同步脈沖控制1點：可通過合并高速計數(shù)器和脈沖輸出并將輸入脈沖的頻

21、率乘以一個特殊的系數(shù)，得到一個輸出脈沖/（僅晶體管輸出型具有此功能，繼電器輸出型無該功能）快速響應輸入4點（最小輸入脈沖寬幅0.05ms)模擬控制2點，設定范圍（0200）輸入時間常數(shù)可為所有輸入點數(shù)進行設定(1ms,2ms,3ms,5ms,10ms,20ms,40ms,80ms,默認設置10ms)時鐘功能顯示年，月，日，星期，小時，分鐘和秒（電池后備）通信功能內置外設端口：支持上位鏈接，外設總線，無協(xié)議鏈結和編程器連接。內置rs-232c端口:支持上位鏈接，無協(xié)議鏈接，1：1nt鏈接。擴展單元所附帶的功能模擬量i/o單元：提供2路模擬量輸入，1路模擬量輸出。compobus/si/o鏈接單元

22、：作為一個compobus/s從單元提供8點輸入和8點輸出。斷電保持功能斷電時，ar區(qū)域，程序內容，cnt,讀寫dm區(qū)域中的內容能保存存儲器后備快閃存儲器，用戶程序，只讀dm區(qū)和pc設置，電池后備，讀/寫dm區(qū)，hr區(qū)，ar區(qū)和記數(shù)器值由電池提供后備（電池壽命約為5年）自我診斷功能cpu異常（watchdogtimer),i/o總線異常，存儲器異常，電池異常程序檢查在運轉開始時檢查無end指令和程序錯誤2.3硬件設計2.3.1電氣原理 圖2-1 電氣原理圖見圖2-1：可以看出plc額定電壓為220v，其余的是額定電壓值為22v的接線端子。r3和n3接到變壓器上，變壓器將220v電壓轉為22v電

23、壓與端子線連接，r4和n4通過電源接直與plc相連接。由說明書可以知道各個元器件的額定電流，所以在選擇開關時要選用比額定值略大的開關。在總開關上我們選用10a的開關，繼電器、變壓器和plc我們都選用6a的開關。 開關只是通電與斷電設備，如果電流過大，使泵超負荷工作會導致燒壞，不能對設備起到保護作用，所以要選擇合適的繼電器，起到保護電氣設備的作用?，F(xiàn)在市場上有各種各樣的繼電器，我們所用的是能調節(jié)額定電流的繼電器，范圍是6a至9a，系統(tǒng)運行時可根據(jù)不同狀態(tài)方便調節(jié)，適應性強。繼電器是一種用于過載保護的元件，當超出限定值的電流通過繼電器時會自動斷開電路。所以選擇繼電器時要考慮它的主要參數(shù)，額定值過大

24、，起不到保護作用，額定值過小，剛接通電源就會分斷電路，不能正常工作。2.3.2 i/o點分配工位名稱變量名稱地址備注samg按鈕（現(xiàn)場）x00.00r按鈕（現(xiàn)場）x00.01b按鈕（現(xiàn)場）x00.02y按鈕（現(xiàn)場）x00.03g按鈕（上位機）10.00 r按鈕（上位機）10.01b按鈕（上位機）10.02 y按鈕（上位機）10.03g指示燈（現(xiàn)場）y100.00r指示燈（現(xiàn)場）y100.01b指示燈（現(xiàn)場）y100.02y指示燈（現(xiàn)場）y100.03g指示燈（上位機）10.07 r指示燈（上位機）10.08 b指示燈（上位機）10.09 y指示燈（上位機）10.10 g曲線（上位機）dm100

25、r曲線（上位機）dm102b曲線（上位機）dm104y曲線（上位機）dm106g實時閃動時間（上位機）dm108r實時閃動時間（上位機）dm110b實時閃動時間（上位機）dm112y實時閃動時間（上位機）dm114g天運行時間（上位機）dm116天運行總時間顯示用r天運行時間（上位機）dm118天運行總時間顯示用b天運行時間（上位機）dm120天運行總時間顯示用y天運行時間（上位機）dm122天運行總時間顯示用g天運行次數(shù)（上位機）dm124r天停頓次數(shù)（上位機）dm126b天運行次數(shù)（上位機）dm128y天停頓次數(shù)（上位機）dm130g歷史運行時間（上位機）dm132每一天的運行總時間（0-

26、24：00）r歷史運行時間（上位機）dm134每一天的運行總時間（0-24：00）b歷史運行時間（上位機）dm136每一天的運行總時間（0-24：00）y歷史運行時間（上位機）dm138每一天的運行總時間（0-24：00）g歷史運行次數(shù)（上位機）dm140r歷史停頓次數(shù)（上位機）dm142b歷史運行次數(shù)（上位機）dm144y歷史停頓次數(shù)（上位機）dm146這個僅是裝配現(xiàn)場sam工位的i/o點分配，還有其他工位，因為工作原理相同，論文中將會重點以sam工位為例，向大家闡述整個系統(tǒng)的工作情況和原理。2.4軟件設計2.4.1流程方框圖圖2-2 流程方框圖系統(tǒng)由初始化開始，判定有按鍵與否，工作人員通過

27、不同顏色的按鍵，準確的反應工作現(xiàn)場的實時工作情況，線長由燈的顏色采取相應措施。每天的總體信息都會計入當天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并且在每天零點時，當天的數(shù)據(jù)會自動清零，然后數(shù)據(jù)會自動存入歷史數(shù)據(jù)中。2.4.2 sam工位綠燈及按鈕梯形圖設計這個是sam工位的梯形圖。這個梯形圖的功能是將綠色按鈕按下后，相對應的綠顏色燈亮，代表裝配現(xiàn)場工作正常運行。在程序中，我們將按住綠色按鈕時長設定一個值，這樣不會因為工作人員誤操作，而引起綠色燈亮以及對歷史數(shù)據(jù)的錯誤統(tǒng)計。因為在歷史數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，我們要將工位的工作狀態(tài)呈現(xiàn)在同一個坐標中，如果這樣，線性數(shù)據(jù)會出現(xiàn)重疊，所以我們需要給上位機置數(shù)，將縱坐標“95”置為“1”

28、“75”置為“0”，這樣在數(shù)據(jù)統(tǒng)計中就不會出現(xiàn)線重疊現(xiàn)象。數(shù)據(jù)會在每天零點時清零，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)計到歷史數(shù)據(jù)中，即d156清零并將數(shù)據(jù)存入d158歷史數(shù)據(jù)中。圖2-3 sam工位梯形圖12.4.3 sam工位藍燈及按鈕梯形圖設計按下藍色按鈕，藍色燈亮，這個時候裝配現(xiàn)場配件將要用完（以裝配到最后一盒配件，而且將會用完所有備件），庫管將會向發(fā)出信號的工位提供一定的備料。梯形圖如圖2-15所示。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機置數(shù)將“45”置“1”，“25”置“0”，藍燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標25和45。數(shù)據(jù)每天零點自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d136中。 圖2-4 sam工位梯形圖22.4.4 sam工位黃燈及按鈕梯形圖

29、設計按下黃色按鈕，現(xiàn)場相對應的黃色燈亮起，這個時候現(xiàn)場備件已經(jīng)用光，庫管會及時向發(fā)出信號的工位提供配件。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機置數(shù)將“20”置“1”，“00”置“0”，黃燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標00和20。數(shù)據(jù)每天零點自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d138中。圖2-5 sam工位梯形圖32.4.5 sam工位紅燈及按鈕梯形圖設計按下紅色按鈕，紅燈亮起，現(xiàn)場出現(xiàn)緊急狀況，需要緊急支持，相關負責人將會在10分鐘內到達發(fā)出信號的工位處理緊急情況。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機置數(shù)將“70”置“1”，“50”置“0”，紅燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標70和50。數(shù)據(jù)每天零點自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d134中。 圖2-6 sam工位梯

30、形圖4這幾段梯形圖只是整個程序中的一部分，因為本項目比較復雜，無法寫下全部程序，我只是把sam這個工位的程序寫明。2.5組態(tài)王設計2.5.1組態(tài)王介紹“組態(tài)王”是在pc機上建立工業(yè)控制對象人機接口的一種智能軟件包，它以windows98/windows2000/windowsnt4.0中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，具有圖形功能完備，界面一致友好，易學易用的特點。該軟件包由工程管理器（projmanager）、工程瀏覽器（touch explorer）、畫面運行系統(tǒng)（touchvew）三部分組成。projmanager用于新建工程、工程管理，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復，實現(xiàn)數(shù)據(jù)字典的導

31、入和導出。touch explorer是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，是應用工程的開發(fā)環(huán)境，內嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，可完成對畫面的設計、動畫的連接等工作。touchvew是“組態(tài)王”軟件的實時運行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負責數(shù)據(jù)庫與i/o服務程序的數(shù)據(jù)交換，通過實時數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。在touch explorer的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設計開發(fā)的畫面應用程序必須在touchvew運行環(huán)境中才能運行。2.5.2監(jiān)控主界面的設計 用戶主界面能

32、夠靜態(tài)的顯示裝配現(xiàn)場的全貌（包括各個裝配工位，現(xiàn)場負責人），同時運用動態(tài)數(shù)據(jù)連接 ，可以靜態(tài)畫面中顯示各個工位運行狀況，并實時提供個工位缺貨、斷貨狀態(tài)。當現(xiàn)場出現(xiàn)狀況時，畫面上可以直觀的出現(xiàn)狀況工位，利用不同顏色來報警，引起操作人員注意。 在設計該組態(tài)圖時，需要用到四種顏色的方形燈和按鈕，電線，計算機，傳送帶等。然后將這些材料按照現(xiàn)場圖合理安排，組成現(xiàn)場的靜態(tài)圖。在該畫面還需要與數(shù)據(jù)庫連接，才能夠看到各個工位的燈的運行時間。在建立該裝配車間靜態(tài)畫面時，首先在工程呢個瀏覽器中選擇菜單“工程/新建”，出現(xiàn)新工程對話框。在對話框中輸入工程名稱，在工程描述中輸入工程存儲路徑圖2-7 組態(tài)王設計圖1接下

33、來在此畫面中繪制各圖素，繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內。當畫面打開時，工具箱自動顯示。首先繪制監(jiān)控對象按鈕和燈，在工具箱內單擊矩形工具，繪制出十二個類似燈形和按鈕圖片并按照順序排好，并在燈前標記該燈所指示的工位。然后繼續(xù)繪制現(xiàn)場平面圖，按照現(xiàn)場靜態(tài)圖片，畫出工位模擬圖。 圖2-8 組態(tài)王設計圖2在繪制完畢靜態(tài)圖后，就需要定義外部設備，plc連接在計算機的com1口，在組態(tài)王工程瀏覽器的左側選中com1，在右側雙擊新建，運行設備向導，選擇歐姆龍plc的串口，單擊下一步；為外部設備取一個名稱為cpm2a，點擊下一步，為設備選擇連接串口，為com1，單擊下一步；填寫設備地址，單擊下一步；最

34、后檢查各項是否設置正確，最后單擊完成。 圖2圖2-9 組態(tài)王設計圖3在完成外部設備定義后，需要對燈建立動畫連接，在畫面上雙擊圖形對象“燈”，彈出動畫連接對話框。單擊“填充”按鈕，彈出動畫連接對話框，對話框設置如圖2-。注意填充方向和顏色的選擇，最后點擊確定。其他燈的設置與本燈相同。圖2-10 組態(tài)王設計圖4在設置完后，便能夠得到一幅裝配現(xiàn)場的組態(tài)圖。圖2-11 組態(tài)王設計圖52.5.3 主視窗設計圖2-12 主視窗設計圖主視圖由四種顏色的燈構成，綠色燈代表工作線正常運行；紅色燈起報警作用，這時就需要主管盡快到達現(xiàn)場解決相關問題；藍色燈表示備件即將用完，需要庫管向這個工作線提供相應配件；黃色燈亮

35、代表備件用完，并且還沒有即使提供備件，所以就要追究相關責任人的責任；如果燈沒有亮，說明工線沒有安排工作，這時就要有相應的解決辦法。2.5.4 實時數(shù)據(jù)的線性顯示圖2-13 實時數(shù)據(jù)線性顯示圖每條線對應四個顏色的燈，每天每條線都有四個折線，0表示燈亮，1表示燈滅。最后總作為數(shù)據(jù)基礎，折線的數(shù)據(jù)將會保存，保存可以設定一個期限，我們把最遠期限設置為2年，最遠的數(shù)據(jù)將會自動刪除激活畫面制作系統(tǒng)touchmak，在工具相中選用“實時趨勢曲線”，然后再畫面上繪制趨勢曲線，雙擊此實時趨勢曲線對象，彈出“實時趨勢曲線對象”對話框，對話框設置如下：圖2-13 實時數(shù)據(jù)線性顯示圖22.5.6歷史趨勢曲線整套系統(tǒng)共

36、有14幅實時顯示畫面，包括現(xiàn)場總貌（如圖3 所示）、歷史曲線以及各個工位的實時情況。每個畫面均可實時顯示各工藝參數(shù)。為保證操作人員可一目了然的觀察全站運行狀況，在工藝流程畫面中，所有設備的放置與現(xiàn)場完全一致。組態(tài)王提供了實時趨勢曲線組件，它可以自動滾動。其中軸為時間軸，可以設定時間顯示的格式、時間跨度和更新頻率等。軸為數(shù)值軸，為使同一畫面顯示多條曲線，y 軸單位以百分數(shù)表示，即以變量值與變量范圍的比值來表示。測量參數(shù)不在正常值范圍內時，報警窗口顯示越限時間、變量名(對應于燈顏色或工位)、當前值及界限值等。當新報警出現(xiàn)時，報警窗口自動滾動，窗口總是顯示最后出現(xiàn)的報警事件。畫面中的燈的顏色可手動操

37、作改變其狀態(tài)。由組態(tài)王提供的功能，可為各個實時顯示的參數(shù)設置。在定義變量時，記錄可設定為不記錄、數(shù)據(jù)變化時記錄和定時記錄。要根據(jù)實際情況選擇相應的設置，如進行工作時，可選擇“定時記錄”；沒有工作時，可選擇“數(shù)據(jù)變化時記錄”，這樣有利于節(jié)省存儲空間。對于歷史數(shù)據(jù)的查詢，組態(tài)王提供了歷史趨勢曲線，該曲線的使用和實時趨勢曲線相似，但不能自動滾動，只能通過設定查詢的起始、終止時間來顯示曲線的走向。報表有實時報表和歷史報表2 種。實時報表的制作比較簡單，可用word 創(chuàng)建報告的模板，然后借助組態(tài)王提供的相關函數(shù)，把當前的參數(shù)值顯示于rich text 控件中。歷史報表有日報、月報和年報，由于報表格式復雜

38、，中間還有大量的公式計算，因此使用excel 電子表格，自行編寫程序從歷史數(shù)據(jù)庫中讀取相關變量，添入表格。圖2-14 歷史曲線設計圖1繪制歷史趨勢曲線，首先在工具箱內選擇歷史趨勢曲線工具，在新畫面上繪制歷史趨勢。雙擊趨勢曲線，彈出“歷史趨勢曲線”對話框，對話框包括“曲線定義”和“標識定義”兩部分。曲線定義如圖單擊對話框的確定按鈕。對使趨勢曲線內能顯示變量的變化情況，必須對變量做如下設置：選擇菜單“數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)詞典”。在“變量定義”對話框單擊“速覽”，在變量列表中單擊變量“sam g”sam工位綠燈。單擊“記錄定義”對話框中“數(shù)據(jù)變化記錄”選擇框，使之有效。單擊“保存”同樣的方法定義其他變量。只

39、有在“變 圖2-15 歷史曲線設計圖2量定義”對話框中是變量的“是否記錄”選項有效時，才能在歷史趨勢曲線中顯示此變量的變化情況，這是因為歷史趨勢曲線中數(shù)據(jù)都取自記錄文件，而數(shù)據(jù)文件只記錄那些“是否記錄”的有效變量。2.3.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計 圖2-16 數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖電腦會自動統(tǒng)計各個生產(chǎn)線的工作狀態(tài)，包括總運行時間、運行次數(shù)、每天運行的平均時間、每天運行的平均次數(shù)、平均每天的停頓間隔和每天備件平均缺少的次數(shù)。通過對每個顏色燈運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，從而能夠統(tǒng)計出整個工線運行的總時間、無效時間比例、備件短缺總時間和備件短缺時間的比例。3 組態(tài)王與plc之間的通訊連接cpm2a有三種通信聯(lián)系方式：上位鏈接系統(tǒng)、同位

40、鏈接系統(tǒng)、compobus通信系統(tǒng)。工廠自動化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復合起來一起使用來實現(xiàn)工廠自動化系統(tǒng)要求的多級功能。復合型plc網(wǎng)絡中，上位鏈接系統(tǒng)處于最高位，負責整個系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化。上位機與cmp2a的通信有兩種方式：上位機命令與plc通信命令。上位機命令方式上位機處于主動,命令由上位機發(fā)往plc。采用上位機命令方式能方便的實現(xiàn)上位機對plc的監(jiān)控。上位機與cpm2a采用rs-232端口進行通信。第一步：通過plc的編程軟件來了解通信協(xié)議；在programmer v7.1中首先點擊菜單欄的“plc設定”選項，然后點擊“外圍端口”，設定如下圖圖3-1通信連接圖1 在programmer v7.

41、1的菜單欄中選擇“網(wǎng)絡”，接下來點擊“網(wǎng)絡設置”，端口選擇com6端口，波特率為9600，數(shù)據(jù)位是“7”，“校驗”為偶校驗。然后點擊確定。圖3-2通信連接圖2返回programmer v7.1菜單，選擇設備類型設置，選擇cpu類型和plc類型。圖3-3通信連接圖3圖3-4通信連接圖4圖3-5 通信連接圖5 上圖是programmer v7.1的編程軟件通行設置畫面，如果軟件與plc通訊成功就可以了解到它的協(xié)議參數(shù)。上圖是omron cpm2a的plc與計算機連接，可以得到：（波特率9600 數(shù)據(jù)位7 校驗位 偶 停止位 2 通行模式host link 單元號也就是組態(tài)中的地址號0）第二步：通過

42、第一步的得到了plc與組態(tài)軟件的通信的重要數(shù)據(jù)下面我們來設置組態(tài)軟件。組態(tài)王的通訊： 圖3-6通信連接圖6在組態(tài)王中選擇plc的型號以及通信方式。圖3-7 通信連接圖7 在組態(tài)王中確定連接方式，選擇配置向導，選擇hostlink。接下來設置串口，波特率要求與在plc中設置相同的9600和偶校驗。圖3-8 通信連接圖84 系統(tǒng)調試 為了能夠更為直觀的表述工線的歷史工作統(tǒng)計，還會設計出另外四個分別顯示紅黃燈的運行圖、無效時間比例和比例的運行圖、紅綠燈相對的堆積柱狀圖以及黃紅燈相對的堆積柱狀圖。在調試過程中，主要檢查的是按鈕與燈之間的配合、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準確性、組態(tài)王與plc連接等情況。通過按下不同顏色

43、按鈕，觀察對應燈的亮滅與否以及是否在計數(shù)器中計數(shù)，如果其中哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題則需要對出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)進行檢查。注意，“組態(tài)王”中可能存有其他畫面，為了保證每次運行時默認所需畫面，方便調試，可將要調試的畫面設置成主畫面。具體方法是打開工程瀏覽器，找到其配置菜單下的相應窗口，選中所需畫面（例如：裝配現(xiàn)場全貌）,并取消其它主畫面。最后，在調試完畢后，進行現(xiàn)場運行，在整個十天的運行中，自動化管理系統(tǒng)能夠較好的完成現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲存的任務，并且記錄下以下報表：圖4-1統(tǒng)計報表結 論裝配現(xiàn)場自動化管理系統(tǒng)是一個典型的信息管理系統(tǒng)，其主要通過自動化方面的需求分析、總體設計、選用工具、程序模塊、系統(tǒng)測試等幾個步

44、驟來實現(xiàn)。開發(fā)本系統(tǒng)的過程中，首先要對裝配現(xiàn)場管理進行系統(tǒng)調研，熟悉其中的信息管理、職員管理的流程、步驟；其次在系統(tǒng)需求分析過程中，要透過現(xiàn)象看本質，敏銳觀察到管理中存在的各種問題，并在總體設計把握好對問題的分析、理解，進而解決問題；選用開發(fā)工具要選用自己最熟悉、應用較多的開發(fā)工具，本系統(tǒng)開發(fā)選用組態(tài)王和歐姆龍，其具有語言簡單、功能強大、組件眾多的優(yōu)點。程序模塊的編制中，重點把握系統(tǒng)內部完整性、功能性、實用性、便捷性，使其能夠協(xié)調統(tǒng)一、運行無誤。通過上述對生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng)的介紹，初步探討了裝配現(xiàn)場的自動化管理的可行性，并以軸承裝配現(xiàn)場為例，初步驗證了該系統(tǒng)的結構和功能。通過對其生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)的采集，大大提高了現(xiàn)場工作的效率。注 釋1柔性管理從本質上說是一種對“穩(wěn)定和變化”進行管理的新方略。柔性管理理念的確立，以思維方式從線性到非線性的轉變?yōu)榍疤?。線性思維的特征是歷時性，而非線性思維的特征是共時性，也就是同步轉型。從表面混沌的繁雜現(xiàn)象中，看出事物發(fā)展和演化的自然秩序，洞悉下一步前進