選用PLC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的模塊化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解
生產(chǎn)線控制是指對(duì)生產(chǎn)物資在生產(chǎn)線上的生產(chǎn)流程進(jìn)行控制的過(guò)程。本設(shè)計(jì)中我們根據(jù)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)點(diǎn)多。線長(zhǎng)以及易于維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)的特點(diǎn),選用松下PLC的PC-LINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì).FPΣ系列PLC強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)把機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)單元。貨物自動(dòng)識(shí)別緩沖系統(tǒng)單元。堆垛系統(tǒng)單元和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)單元進(jìn)行連接組成一個(gè)完整的生產(chǎn)線培訓(xùn)控制系統(tǒng)模型。這樣,各個(gè)分散單元既可以單獨(dú)運(yùn)行也可以對(duì)各分散的控制單元進(jìn)行資源整合組成新的控制系統(tǒng),有效的提高了資源的利用率并且降低了控制系統(tǒng)的使用成本。
一。系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景及發(fā)展近幾年,隨著PLC制造工藝水平的不斷提高和CPU技術(shù)的發(fā)展使其穩(wěn)定性和性價(jià)比有了進(jìn)一步的提高,產(chǎn)品的類型和擴(kuò)展功能也更加豐富。在硬件性能迅速發(fā)展的同時(shí)軟件方面也加快了更新速度,尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信方面得到了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了各種不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式,并且加強(qiáng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兼容性。
生產(chǎn)線的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)現(xiàn)代化的生產(chǎn)線控制設(shè)備是生產(chǎn)線控制現(xiàn)代化的基礎(chǔ),首先是要采用快速。高效。自動(dòng)化的生產(chǎn)線控制設(shè)備。(2)計(jì)算機(jī)管理可以對(duì)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理與優(yōu)化。同時(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)與其他系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī),發(fā)送和接收信息,使生產(chǎn)線控制系統(tǒng)于生產(chǎn)制造。銷售等系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系,可以提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效益。(3)系統(tǒng)化與集成化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:點(diǎn)多。線長(zhǎng)。面寬。規(guī)模大。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是把生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),看成一個(gè)整體,從系統(tǒng)化。集成化的概念出發(fā)去設(shè)計(jì)。分析。研究和改進(jìn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng),不追求系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別部分的高效和優(yōu)化,而是力求整體系統(tǒng)的優(yōu)化和高效。
二。系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的由于現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,目前的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)都采用了不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效率和效益。在生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中,貨料的裝配。搬運(yùn)。運(yùn)輸必須協(xié)調(diào)完成,否則會(huì)出現(xiàn)貨料堆積和貨料不夠搬運(yùn)的現(xiàn)象。為了使貨料快速。準(zhǔn)確。安全入庫(kù),我們必須把各個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái),組成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
三。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用松下F PΣ系列P L C聯(lián)網(wǎng)通信功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),可以把16臺(tái)PLC通過(guò)鏈接單元連接起來(lái)組成PC-LINK網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),使之組成多點(diǎn)結(jié)構(gòu)(1:N)的PLC網(wǎng)絡(luò),即組成一種平等式總線型結(jié)構(gòu)的工業(yè)局域網(wǎng)。系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)可以提高可靠性,強(qiáng)化系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性及便于系統(tǒng)的維修和技術(shù)更新。通過(guò)模塊化的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)模型來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)生活中生產(chǎn)線控制生產(chǎn)的全部過(guò)程,其原理不僅具有一致性,更可以在技術(shù)上采用實(shí)際生產(chǎn)線控制系統(tǒng)尚未采用的理論和技術(shù)。
1.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要由管理層??刂茖雍蛨?zhí)行層三大部分組成。其中管理層是一個(gè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)線控制管理軟件系統(tǒng),是生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的中樞。它主要完成以下工作:接收上級(jí)系統(tǒng)的指令(如月。日生產(chǎn)計(jì)劃)并將此計(jì)劃下發(fā);調(diào)度運(yùn)輸作業(yè);管理立體倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存;統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)運(yùn)行情況;生產(chǎn)線控制系統(tǒng)信息處理。執(zhí)行層一般包括:自動(dòng)存儲(chǔ)/提取系統(tǒng);輸送車(chē)輛;各種緩沖站。根據(jù)管理層。控制層和執(zhí)行層的不同分工,生產(chǎn)線控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)層次的要求是不同的。對(duì)管理層要求具有較高的智能;對(duì)控制層要求具有較高的實(shí)時(shí)性;對(duì)執(zhí)行層則要求較高的可靠性。
設(shè)計(jì)舉例:立體倉(cāng)庫(kù)的管理控制:庫(kù)存管理,根據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)原庫(kù)存情況和來(lái)自底層的出/入庫(kù)完成信息,管理立體倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存信息。(1)入庫(kù)管理:決定各種入庫(kù)申請(qǐng)的響應(yīng)順序,根據(jù)控制層發(fā)來(lái)的入庫(kù)申請(qǐng)或入庫(kù)條形碼信息為待入庫(kù)物料分配貨位,形成入庫(kù)任務(wù)。(2)出庫(kù)管理:根據(jù)緩沖站(加工緩沖站和工位緩沖站)發(fā)來(lái)的需料申請(qǐng),結(jié)合當(dāng)前庫(kù)存情況,形成出庫(kù)任務(wù)。也可根據(jù)日滾動(dòng)生產(chǎn)計(jì)劃確定初始發(fā)料或?yàn)榇稳丈a(chǎn)的出庫(kù)安排形成出庫(kù)任務(wù)。(3)出/入庫(kù)協(xié)調(diào):對(duì)出庫(kù)任務(wù)與入庫(kù)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化組合,把滿足條件的出庫(kù)任務(wù)和入庫(kù)任務(wù)組合成出/入庫(kù)聯(lián)合作業(yè)任務(wù)。根據(jù)運(yùn)輸任務(wù)的緊急程度和調(diào)度原則,決定運(yùn)輸任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別(從眾多的物料需求申請(qǐng)中決定響應(yīng)順序),根據(jù)當(dāng)前運(yùn)輸任務(wù)的執(zhí)行情況形成運(yùn)輸命令和最佳運(yùn)輸路線。
生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控:(1)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)信息的采集:接收控制層發(fā)回的狀態(tài)報(bào)告,運(yùn)輸命令的完成,取消和修改報(bào)告。(2)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè):對(duì)控制層發(fā)回的報(bào)告進(jìn)行分類整理,在屏幕上用圖形顯示各個(gè)緩沖站的狀態(tài),立庫(kù)狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)輸狀況等。(3)異常情況的處理:檢查判別生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)中的不正常信息,根據(jù)不同情況提出處理方案。(4)人機(jī)交互:提供管理人員查詢當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù),直接干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
為使生產(chǎn)線控制系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行,要求生產(chǎn)線控制系統(tǒng)具有以下功能:(1)氣動(dòng)機(jī)械手上升,下降限位控制。(2)氣動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)限位控制。(3)底盤(pán)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度的控制。
(4)根據(jù)貨料顏色進(jìn)行識(shí)別控制。(5)貨物轉(zhuǎn)向系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度的控制。(6)巷道起重機(jī)精確存取貨物控制。(7)實(shí)現(xiàn)每臺(tái)PLC之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。(8)彩色監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話,實(shí)時(shí)顯示等功能。(9)輸送帶變頻調(diào)速控制。(10)檢測(cè)功能,檢測(cè)的正確與否,是生產(chǎn)線正常工作的保證。
PC-LINK網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以不占用PLC的I/O口單元,只是占用內(nèi)部繼電器和數(shù)據(jù)寄存器,并且未使用的鏈接繼電器和鏈接寄存器仍可以作為內(nèi)部繼電器和寄存器使用。
這樣就減少了在選擇PLC時(shí)對(duì)于I/O口的估計(jì),提高所選擇PLC的性價(jià)比。實(shí)際選擇的PLC中也能夠減少I(mǎi)/O口單元的使用數(shù)量從而降低了PLC的價(jià)格,進(jìn)而降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的使用成本,提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。網(wǎng)絡(luò)采用總線型結(jié)構(gòu),令牌傳遞信息的通信方式保證了信息的可靠傳遞,并且能夠方便的增加PLC的連接數(shù)量,有利于生產(chǎn)線的升級(jí)改造。此外,在出現(xiàn)故障時(shí)也易于及時(shí)檢修,使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定,提高了系統(tǒng)的使用效率。
根據(jù)上述的分析,結(jié)合實(shí)際情況,本系統(tǒng)應(yīng)采用的是由松下PLC構(gòu)成的分散式PC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(如圖1所示)。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
主機(jī)單元使用工具口(RS232C)能夠與觸摸屏或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。此外,我們還可選擇帶有RS232C和RS485接口的通信卡實(shí)現(xiàn)通信功能。全方位通訊功能意味著不僅能實(shí)現(xiàn)1:N通訊,而且通過(guò)PC-LINK網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)PLC最多達(dá)16站的鏈接繼電器與鏈接寄存器的鏈接功能操作。
根據(jù)計(jì)算機(jī)所發(fā)出的命令來(lái)監(jiān)測(cè),控制正在運(yùn)行的PLC,并且PLC能夠?qū)⑦\(yùn)行的信息返回給計(jì)算機(jī),在兩者之間實(shí)現(xiàn)會(huì)話層。計(jì)算機(jī)發(fā)送指令給PLC,PLC響應(yīng)(發(fā)送響應(yīng)信息)接收到的命令.PLC響應(yīng)來(lái)自計(jì)算機(jī)的命令并自動(dòng)返回響應(yīng)信息,因此PLC可以不用編寫(xiě)通信程序.