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文檔簡介

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

2、、搬運和倉儲等6個工作站組成,完成加工、裝配、倉儲任務(wù)地小型非標生產(chǎn)線控制系統(tǒng)地設(shè)計過程和要點進行了闡述和分析.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.啟動后,上料站料倉中地工件被推送到傳送帶上,傳送帶帶動工件運動,經(jīng)檢測顏色(用于分類裝配和倉儲)后送至搬運點.搬運站地機械手將工件送至加工站平臺,完成鉆孔和檢測孔深 地任務(wù),然后由安裝搬運站機械手運至安裝站進行裝配,完成后再搬運至倉儲站平臺,由堆垛機構(gòu)放置到指定地倉儲位置.(2) 控制方案TVPLC二乩U1t1TSKtft 富R£22<?R£22<?FS?:CC

3、OMOCOMOCOMICOMI圖2自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)框圖由于各部分功能相對獨立且存在一定距離,為每個工作站配備1臺PLC,完成該站地控制任務(wù);用 1臺觸摸屏作為人機界面,控制生產(chǎn)線地運轉(zhuǎn);采用1臺安裝上位機監(jiān)控程序地 PC機(或IPC)用于運行狀態(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、計算機鏈接、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)簡單、實現(xiàn)方 便、投資成本低、通信速度較快等優(yōu)點.主站PLC與觸摸屏間用編程口相連,與上位機問利用觸摸屏地透過功能間接連接,這樣既實現(xiàn)了控制

4、要求,又節(jié)省了專用通訊板地費用.據(jù)此制定了控制要求: 各站均可進行手動控制、自動控制和上位機監(jiān)控; 手動控制是利用各站控制面板上地按鈕對主要執(zhí)行部件進行點動控制;自動控制完成各站地單站運 行和聯(lián)網(wǎng)運行;遠程監(jiān)控是利用上位機程序?qū)Ω髡具\行情況進行監(jiān)控; 自動控制方式下,設(shè)備運行前需要首先復(fù)位,工作過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: 急停時拍下緊停按鈕,設(shè)備立即停止,再次運行前要重新上電、復(fù)位.2、硬件設(shè)計控制系統(tǒng)硬件設(shè)計部分包括氣動部分設(shè)計、電氣部分設(shè)計和各通信硬件地配置等(1) 氣動回路設(shè)計設(shè)計地上料站氣動回路如圖 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個帶手控開關(guān)地兩位五通電磁閥控制氣缸桿動作方向阻擋兩個氣缸動作,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地自由安裝標準氣缸 CDU20 50D和CDU20 15D,缸徑dp20mm, 行程為50和15ram,帶磁性開關(guān),最高氣壓0. 7MPa.氣管選8ram工業(yè)膠管.(2) 電氣部分設(shè)計考慮輸入輸出情況和執(zhí)行機構(gòu)特點,倉儲站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,總點數(shù)均為48個.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)計需要完成上電緊停回路、執(zhí)行機構(gòu)回路、電源配線電路等.緊停地實現(xiàn)方式通常有三種:切斷總電源、切斷信號系統(tǒng)和切斷執(zhí)行機構(gòu)電源.本設(shè)計采用第3種緊停方式,當(dāng)緊停按鈕按下時,通過繼電器常開觸點切斷執(zhí)行機構(gòu)輸出回路.用PLC地Y16,Y17端口分別控制緊?;芈分袃蓚€繼電器線圈,實現(xiàn)用監(jiān)控軟件實現(xiàn)上電、緊停地目地.直流電機、報警燈、蜂鳴器等執(zhí)行機構(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.(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借助通信模塊實現(xiàn)地一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) ,所連接總站點 數(shù)最大為8個,采用半雙工串行通信,傳輸標準符合RS485,波特率為38400bps,采用FXZC-485BD通訊板連 接時最遠通信距離為 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.采用單對子布線,即短接SDA和 RDA、SDB和RDB,用1對導(dǎo)線對應(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機用9針串口線相連.3、軟件設(shè)計包括上位機組態(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)計等.(1)監(jiān)控程序設(shè)計圖6上料站監(jiān)控程序畫面上料站監(jiān)控程序畫面如圖 6所示.上位機監(jiān)控程序用于動畫顯示系統(tǒng)地運行情況、提示工作狀態(tài)、故障 報警等,選擇組態(tài)王6 . 5作為開發(fā)平臺.設(shè)計組態(tài)程序需要考慮圖形界面、變量創(chuàng)建及設(shè)備連接、動畫連接 等.為每個工作站建立了監(jiān)控畫面,用開機畫面實現(xiàn)溝通.根據(jù)輸入輸岀信號、動畫連接及顯示信息需要創(chuàng)建 內(nèi)存變量,根據(jù)需要增減.

9、畫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PLC程序和網(wǎng)絡(luò)與各站I/O端口溝通.動畫連接通過修改圖素屬性或編制“命令語言”實現(xiàn)觸摸屏是最方便地人機交互方式,選用地三菱 F940GOT SWD功能完善,圖形界面設(shè)計用GTDesignerV5 軟件制作,包括初始設(shè)置、創(chuàng)建顯示畫面、制作和設(shè)置對象功能、數(shù)據(jù)下載等(2)PLC控制程序設(shè)計設(shè)計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)此編制單站音機械上電宣位I:電1皆樂端位豐控制程序和通信程序.各站均具有手動、自動、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)運行控制流程如圖7

10、所示.各站點間地聯(lián)網(wǎng)控制方式為:主站在初始位置收到“啟動”信號后運行;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時位元件為64點,16站地范圍為MIOOO M1384,字元件為8點,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“準備好”信號后運行; 6站,在初始位置收到前站“完成”信號后運行建N : N網(wǎng)絡(luò),因為波特率、數(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、站數(shù)、刷新范圍等£>&!» WVT 口十爭侑10吋畤闔期eoiM申y主曲姑號翼宦為0I Hure城送“準希好”執(zhí)巧工他福環(huán)發(fā)送完戰(zhàn)伯號執(zhí)荷工作瀰環(huán)昱音機械圖8N : N網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置程序4、調(diào)試過程及分析設(shè)計、安裝完成后,需要對各部分進行調(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)試單站地手動和自動控制程序,對照監(jiān)控模式下地 PLC程序,查找問題.(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PLC電源,觀察通訊板SD、RD燈,兩燈均長

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通信效果,如用主站地X0X3 通過刷新范圍地 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)運行調(diào)試輸入聯(lián)網(wǎng)運行控制程序,各站完成上電、復(fù)位后,用主站控制面板上地啟動、停止按鈕控制聯(lián)網(wǎng)程序地運 行,觀察控制流程地運行情況.(4) 監(jiān)控程序調(diào)試組態(tài)監(jiān)控程序要調(diào)試監(jiān)控畫面運行和與設(shè)備地配合狀態(tài).可在畫面上用按鈕和小燈模擬輸入輸岀,觀察畫面中地圖素能否按流程動作,位置是否合適;然后建立設(shè)備連接,運行控制程序,觀察各圖素與執(zhí)行機構(gòu)是 否同步.觸摸屏地調(diào)試包括通信和控制兩部分,前者可用畫面上地按鈕通過PLC地輔助繼電器控制 Y端口

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