小型非標(biāo)加工裝配生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、小型非標(biāo)加工裝配生產(chǎn)線地控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)地需求，以一套基于 RS485總線N:N網(wǎng)絡(luò)地小型非標(biāo)加工、裝配自動(dòng)化生產(chǎn)線 為對(duì)象，系統(tǒng)闡述了非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備控制系統(tǒng)地設(shè)計(jì)和調(diào) 試方法，包括電氣、氣動(dòng)、通信、上位機(jī)監(jiān)控和觸摸屏畫(huà)面等部分，設(shè)計(jì)思想和技術(shù)要點(diǎn)可以為相關(guān)研究人員提供有益地參考.根據(jù)客戶需求定制地非標(biāo)自動(dòng)化生產(chǎn)線因操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，在汽車、電子、物流、食品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.因?yàn)榉菢?biāo)自動(dòng)化設(shè)備要根據(jù)具體使用場(chǎng)所、行業(yè)特征及用途自主設(shè)計(jì)，使得控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)地設(shè)計(jì)成為難點(diǎn).為了滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，本文對(duì)設(shè)計(jì)地一套由上料、搬運(yùn)、加工、安裝

2、、搬運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)等6個(gè)工作站組成，完成加工、裝配、倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)地小型非標(biāo)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)地設(shè)計(jì)過(guò)程和要點(diǎn)進(jìn)行了闡述和分析.1、控制方案確定(1) 工作流程ft譬站上«圖1工作流程圖基本工作流程如圖1所示.啟動(dòng)后，上料站料倉(cāng)中地工件被推送到傳送帶上，傳送帶帶動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)，經(jīng)檢測(cè)顏色(用于分類裝配和倉(cāng)儲(chǔ))后送至搬運(yùn)點(diǎn).搬運(yùn)站地機(jī)械手將工件送至加工站平臺(tái)，完成鉆孔和檢測(cè)孔深 地任務(wù)，然后由安裝搬運(yùn)站機(jī)械手運(yùn)至安裝站進(jìn)行裝配，完成后再搬運(yùn)至倉(cāng)儲(chǔ)站平臺(tái)，由堆垛機(jī)構(gòu)放置到指定地倉(cāng)儲(chǔ)位置.(2) 控制方案TVPLC二乩U1t1TSKtft 富R£22<?R£22<?FS?：CC

3、OMOCOMOCOMICOMI圖2自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)框圖由于各部分功能相對(duì)獨(dú)立且存在一定距離，為每個(gè)工作站配備1臺(tái)PLC,完成該站地控制任務(wù)；用 1臺(tái)觸摸屏作為人機(jī)界面，控制生產(chǎn)線地運(yùn)轉(zhuǎn)；采用1臺(tái)安裝上位機(jī)監(jiān)控程序地 PC機(jī)(或IPC)用于運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控. 建立起圖2所示地小型分布式控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò).各工作站PLC間地網(wǎng)絡(luò)連接采用基于 RS485總線地N : N網(wǎng) 絡(luò),與全局1/0、計(jì)算機(jī)鏈接、CC link總線等其它PLC組網(wǎng)方式相比，N : N通信具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方 便、投資成本低、通信速度較快等優(yōu)點(diǎn).主站PLC與觸摸屏間用編程口相連，與上位機(jī)問(wèn)利用觸摸屏地透過(guò)功能間接連接，這樣既實(shí)現(xiàn)了控制

4、要求，又節(jié)省了專用通訊板地費(fèi)用.據(jù)此制定了控制要求： 各站均可進(jìn)行手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和上位機(jī)監(jiān)控； 手動(dòng)控制是利用各站控制面板上地按鈕對(duì)主要執(zhí)行部件進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制；自動(dòng)控制完成各站地單站運(yùn) 行和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；遠(yuǎn)程監(jiān)控是利用上位機(jī)程序?qū)Ω髡具\(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控； 自動(dòng)控制方式下，設(shè)備運(yùn)行前需要首先復(fù)位，工作過(guò)程中如按下停止按鈕，設(shè)備完成當(dāng)前工作站地工作 流程后停止： 急停時(shí)拍下緊停按鈕，設(shè)備立即停止，再次運(yùn)行前要重新上電、復(fù)位.2、硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分包括氣動(dòng)部分設(shè)計(jì)、電氣部分設(shè)計(jì)和各通信硬件地配置等(1) 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)地上料站氣動(dòng)回路如圖 3所示(其它站類似).該站需要控制推料、 阻擋工件地

5、任務(wù).采用2個(gè)帶手控開(kāi)關(guān)地兩位五通電磁閥控制氣缸桿動(dòng)作方向阻擋兩個(gè)氣缸動(dòng)作，完成推岀工件、，用單向節(jié)流閥回氣節(jié)流方式調(diào)節(jié)伸縮速度氣源組件為靜音活塞泵和氣源三聯(lián)件氣動(dòng)元件中電磁閥選用亞德客 4V120 06型電磁閥組線圈為DC24V、2 . 5W.選用SMC地自由安裝標(biāo)準(zhǔn)氣缸 CDU20 50D和CDU20 15D,缸徑dp20mm, 行程為50和15ram,帶磁性開(kāi)關(guān)，最高氣壓0. 7MPa.氣管選8ram工業(yè)膠管.(2) 電氣部分設(shè)計(jì)考慮輸入輸出情況和執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，倉(cāng)儲(chǔ)站PLC選擇三菱FX2n 48MT,晶體管輸出，其余各站選擇繼電器輸出型地FX2n 一 48MR,總點(diǎn)數(shù)均為48個(gè).分配輸入

6、輸出端子繪制上料站PLC地接線圖如圖4所示.* :調(diào) r 焙 恥 14 r- kt * 譏”期,xm 町 H m mt rik kitnr?咖 B $於 BM SUB S rX2N 8MR圖4上料站PLC接線原理圖主電路設(shè)計(jì)需要完成上電緊停回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路、電源配線電路等.緊停地實(shí)現(xiàn)方式通常有三種：切斷總電源、切斷信號(hào)系統(tǒng)和切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源.本設(shè)計(jì)采用第3種緊停方式，當(dāng)緊停按鈕按下時(shí)，通過(guò)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出回路.用PLC地Y16,Y17端口分別控制緊停回路中兩個(gè)繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)用監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)上電、緊停地目地.直流電機(jī)、報(bào)警燈、蜂鳴器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)用中間繼電器控制根據(jù)原理圖，布置元器件

7、、分配接線，繪制控制柜布置圖、面板布置圖等，完成控制柜和面板設(shè)計(jì).(3) 通信硬件配置圖5 N : N網(wǎng)絡(luò)配線示例N : N網(wǎng)絡(luò)配線示例如圖5所示是FX系列PLC借助通信模塊實(shí)現(xiàn)地一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) ，所連接總站點(diǎn) 數(shù)最大為8個(gè),采用半雙工串行通信，傳輸標(biāo)準(zhǔn)符合RS485,波特率為38400bps,采用FXZC-485BD通訊板連 接時(shí)最遠(yuǎn)通信距離為 50m,其它通訊規(guī)格固定.可按圖5所示地方式組建 N : N網(wǎng)絡(luò),在每臺(tái)PLC基本單元通 信口插入通訊板，用屏蔽雙絞線相連(也可自制端子板方便連接)，屏蔽層接地.采用單對(duì)子布線，即短接SDA和 RDA、SDB和RDB,用1對(duì)導(dǎo)線對(duì)應(yīng)端子連接，在終端

8、端子 RDA和RDB間接入110歐、0 . 5W 地終端電 阻嘲.觸摸屏地COM0 口與主站PLC用通信電纜連接,COM1 口與PC機(jī)用9針串口線相連.3、軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控程序、觸摸屏程序(這里統(tǒng)稱為監(jiān)程序)和PLC控制程序設(shè)計(jì)等.(1)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)圖6上料站監(jiān)控程序畫(huà)面上料站監(jiān)控程序畫(huà)面如圖 6所示.上位機(jī)監(jiān)控程序用于動(dòng)畫(huà)顯示系統(tǒng)地運(yùn)行情況、提示工作狀態(tài)、故障 報(bào)警等，選擇組態(tài)王6 . 5作為開(kāi)發(fā)平臺(tái).設(shè)計(jì)組態(tài)程序需要考慮圖形界面、變量創(chuàng)建及設(shè)備連接、動(dòng)畫(huà)連接 等.為每個(gè)工作站建立了監(jiān)控畫(huà)面，用開(kāi)機(jī)畫(huà)面實(shí)現(xiàn)溝通.根據(jù)輸入輸岀信號(hào)、動(dòng)畫(huà)連接及顯示信息需要?jiǎng)?chuàng)建 內(nèi)存變量，根據(jù)需要增減.

9、畫(huà)面完成后將輸入輸岀變量與N : N網(wǎng)絡(luò)刷新范圍內(nèi)地主站輔助繼電器連接，通過(guò)PLC程序和網(wǎng)絡(luò)與各站I/O端口溝通.動(dòng)畫(huà)連接通過(guò)修改圖素屬性或編制“命令語(yǔ)言”實(shí)現(xiàn)觸摸屏是最方便地人機(jī)交互方式，選用地三菱 F940GOT SWD功能完善，圖形界面設(shè)計(jì)用GTDesignerV5 軟件制作，包括初始設(shè)置、創(chuàng)建顯示畫(huà)面、制作和設(shè)置對(duì)象功能、數(shù)據(jù)下載等(2)PLC控制程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PLC控制程序是根據(jù)各站地控制要求，確定控制方式和不同控制方式下地控制流程，據(jù)此編制單站音機(jī)械上電宣位I:電1皆樂(lè)端位豐控制程序和通信程序.各站均具有手動(dòng)、自動(dòng)、聯(lián)網(wǎng)等控制方式，其中聯(lián)網(wǎng)控制是關(guān)鍵，主、從站地聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行控制流程如圖7

10、所示.各站點(diǎn)間地聯(lián)網(wǎng)控制方式為：主站在初始位置收到“啟動(dòng)”信號(hào)后運(yùn)行；2-5站，在初"上站控制醜程(h)主站控制流程圖7 PLC聯(lián)網(wǎng)控制流程(3)通信參數(shù)設(shè)置不同地刷新范圍，可用地位元件、字元件數(shù)和區(qū)間不同，選用刷新范圍2時(shí)位元件為64點(diǎn),16站地范圍為MIOOO M1384,字元件為8點(diǎn),DO D57.通訊程序用到地編程元件有特殊輔助繼電器M8038,寄存器D8176D8180.需要在主站和各從站 PLC程序首行輸入通訊程序如圖8所示.始位置收到上站“完成”、下站“準(zhǔn)備好”信號(hào)后運(yùn)行； 6站,在初始位置收到前站“完成”信號(hào)后運(yùn)行建N : N網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)椴ㄌ芈?、?shù)據(jù)位等通訊規(guī)格固定，P

11、LC程序中只需要設(shè)置站號(hào)、站數(shù)、刷新范圍等£>&!» WVT 口十爭(zhēng)侑10吋畤闔期eoiM申y主曲姑號(hào)翼宦為0I Hure城送“準(zhǔn)希好”執(zhí)巧工他福環(huán)發(fā)送完戰(zhàn)伯號(hào)執(zhí)荷工作瀰環(huán)昱音機(jī)械圖8N : N網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置程序4、調(diào)試過(guò)程及分析設(shè)計(jì)、安裝完成后，需要對(duì)各部分進(jìn)行調(diào)試和上電聯(lián)調(diào).(1) 工作站調(diào)試 在斷電情況下與電氣圖對(duì)照，檢查各站接線端子地通斷狀況. 利用仿真軟件調(diào)試各站地控制程序. 下載和調(diào)試單站地手動(dòng)和自動(dòng)控制程序，對(duì)照監(jiān)控模式下地 PLC程序,查找問(wèn)題.(2) 通信狀態(tài)調(diào)試完成參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)連接后，重新啟動(dòng)PLC電源，觀察通訊板SD、RD燈，兩燈均長(zhǎng)

12、亮，網(wǎng)絡(luò)暢通；SD快 速閃爍，表示在發(fā)送數(shù)據(jù)；RD閃爍，表示在讀取數(shù)據(jù).還可以編制握手程序檢驗(yàn)通信效果，如用主站地X0X3 通過(guò)刷新范圍地 M或D控制從站地Y0Y3,用主站Y10Y15顯示各從站地返回信息.(3) 聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試輸入聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行控制程序，各站完成上電、復(fù)位后，用主站控制面板上地啟動(dòng)、停止按鈕控制聯(lián)網(wǎng)程序地運(yùn) 行，觀察控制流程地運(yùn)行情況.(4) 監(jiān)控程序調(diào)試組態(tài)監(jiān)控程序要調(diào)試監(jiān)控畫(huà)面運(yùn)行和與設(shè)備地配合狀態(tài).可在畫(huà)面上用按鈕和小燈模擬輸入輸岀，觀察畫(huà)面中地圖素能否按流程動(dòng)作，位置是否合適；然后建立設(shè)備連接，運(yùn)行控制程序，觀察各圖素與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是 否同步.觸摸屏地調(diào)試包括通信和控制兩部分，前者可用畫(huà)面上地按鈕通過(guò)PLC地輔助繼電器控制 Y端口