【正文】 量等進(jìn)行分類。采用人工分類方法不僅生產(chǎn)效率低，而且生產(chǎn)成本高。一個(gè)合理的 成品 自動分揀系統(tǒng)可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高分揀的質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，因此在工業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。該課題具有一定的實(shí)用價(jià)值，一方面可以利用 MPS 裝置控制系統(tǒng)來模擬工廠自動化倉庫的運(yùn)作過程，了解其工作原理和方式； 2 另一方面也可以作為學(xué)校教學(xué)和企業(yè)培訓(xùn)的范例，通過對 MPS 控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)，進(jìn)一步熟悉電子、機(jī)械、氣動 、傳感器和 PLC 等方面的知識。其中有不少的 MPS 產(chǎn)品具有較強(qiáng)的真實(shí)性和生產(chǎn)實(shí)際性，我們完全利用這 樣的一套裝置來模擬一個(gè)較復(fù)雜的 成品 自動分揀過程。面對這樣一種需求，不少國內(nèi)進(jìn)行教學(xué)儀器生產(chǎn)的企業(yè)瞄準(zhǔn)市場，積極開拓，相繼開發(fā)出一些較高質(zhì)量的 MPS 產(chǎn)品，由于其價(jià)格相對較低，因此被很多學(xué)校購買，用來作為課程開發(fā)和課程訓(xùn)練的一種手段。在中國市場上占據(jù)較大份額的是西門子和三菱，很多工控場合中都以使用這兩種 PLC 為主。 4 第 2 章 控制系統(tǒng)軟件 成品分揀單元的 PLC 控制系統(tǒng)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)模型，利用了 PLC 技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)、電氣工程技術(shù)等技術(shù)。 本章主要介紹設(shè)計(jì)中要用到的兩種重要軟件： Proficy Machine Edition 及 iFIX。 ME 工作界面 GE 智能平臺的 Proficy Machine Edition 是一個(gè)適用于人機(jī)界面開發(fā)、運(yùn)動控制及控制應(yīng)用的通用開發(fā)環(huán)境。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的用戶界面會有效的減少學(xué)習(xí)時(shí)間，界面如圖 所示。它可以包含文字處理軟件、電子數(shù)據(jù)表程序、數(shù)據(jù)庫程序、圖形顯示程序。 ⑵ 屬性檢 查工具窗口 Inspector（屬性窗口）列出已選擇的對象或組件的屬性和當(dāng)前位置。 ⑶ 反饋信息工具窗口 Feedback Zone Window（反饋信息窗口）是一個(gè)用于顯示 ME 產(chǎn)品生成的幾種類型輸出信息的停放窗口。 ⑸ 數(shù)據(jù)監(jiān)視工具窗口 Data Watch Tool（數(shù)據(jù)監(jiān)視工具）是一個(gè)調(diào)試工具，讓你監(jiān)視變量的數(shù)值。在包括冶金、電 力、石油化工、制藥、生物技術(shù)、包裝、食品飲料、石 油 天然氣等各種工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中， iFIX 獨(dú)樹一幟地集強(qiáng)大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成為任何生產(chǎn)環(huán)境下全面的 HMI/SCADA 解決方案。能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反映，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場的反應(yīng)速度，提高用戶收益。 ⑴ 基本功能 ① 數(shù)據(jù)采集 ● 與工廠的 I/O 設(shè)備直接通信 ； ● 通過 I/O 驅(qū)動程序，與 I/O 設(shè)備接口。 建立并維護(hù)過程數(shù)據(jù)庫。 該節(jié)點(diǎn)有時(shí)稱為 VIEW 或 HMI 節(jié)點(diǎn)。 也可通過網(wǎng)絡(luò)從其他 SCADA 節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)。該文件包含特定的程序和選項(xiàng)方面的內(nèi)容，其對節(jié)點(diǎn)來說是獨(dú)一無二的。 I/O 驅(qū)動器配置 iFIX 的 SCADA 服務(wù)器的數(shù)據(jù)來自 I/O 驅(qū)動器。 SIM 驅(qū)動器地址 ① 數(shù)據(jù)塊可以從 SIM 驅(qū)動器地址中讀、 寫數(shù)據(jù)； ② 如果某一數(shù)據(jù)塊寫數(shù)據(jù)到同一地址，另一數(shù)據(jù)塊則可以從該地址讀數(shù)據(jù)； 表 21 I/O 驅(qū)動器舉例 I/O 驅(qū)動器代碼 版本 通訊方式 ABH 串口 (COM) ABC 駐留卡 GE9 以太網(wǎng) MB1 串口 MBE 以太網(wǎng) SIM 串口 S7 駐留卡或以太網(wǎng) SL4 以太網(wǎng) ROC 無線或 Modem 11 ③ 數(shù)據(jù)庫重新載入時(shí)， iFIX 復(fù)位 SIM 地址； ④ 對于模擬量，寄存器范圍為： 02020（位不能操作）； ⑤ 對于數(shù)字量，寄存器范圍為： 02020（位范圍為： 015）； ⑥ 精度為 5 位（標(biāo)準(zhǔn)精度位 7 位）； ⑦ 只能用于基于時(shí)間的掃描。 ⑶ I/O Address Setup 設(shè)置如下： 圖 添加 channeldevicedatablock 圖 I/O Address Setup 設(shè)置 13 點(diǎn)擊工具欄 上的 和 按鈕，進(jìn)行通訊測試，可以在 DataBlock 下看到測試信息，如 Data 項(xiàng)顯示 Good，說明通訊成功。每個(gè)單元各有一套 PLC 控制 系統(tǒng)獨(dú)立控制，既可各自獨(dú)立動作，又可緊密相連形成一條自動生產(chǎn)線，完成零件的加工、檢測、搬運(yùn)和入庫。 圖 MPS 模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng) 15 VersaMax 概述 VersaMax 是 GE 公司推出的新一代控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)、配置靈活、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，為自動化控制系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的系列產(chǎn)品。 圖 VersaMax 16 ⑵ 高可靠性和連續(xù)性； ① 遵照“六西格瑪”原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； ② 先進(jìn)的故障診斷； ③ 可恢復(fù)的電子短路過載保護(hù) （ ESCP） ； ④ 拔掉模塊的狀態(tài)可 預(yù)先設(shè)定。 ⑶ I/O 模塊 VersaMax 提供了多種類型的 I/O 模塊，除了常規(guī)的開關(guān)量、模擬量模塊外，還有熱電阻 RTD、熱電偶 TC 和高速計(jì)數(shù)器 HSC 等特殊模塊，以滿足用戶的廣泛需求。 17 ⑷ I/O 底座 I/O 底座支持所有類型的 VersaMax I/O 模塊的安裝，背板總線通訊和現(xiàn)場接線端子。 ⑹ 電源及電源輔助底座 電源模塊通過背板總線向 I/O 模塊供電。 對射式光電接近開關(guān) 對射式光電接近開關(guān)是指光發(fā)射器與光接收器處于相對的位置工作的光電接近開關(guān)。其原理如圖 所示。其工作原理是通過內(nèi)部反射介質(zhì)傳遞光線。光纖式傳感器外形如圖 所示。 圖 光纖式傳感器外形圖 20 成品分揀單元概述： 分揀滑槽有黑色、綠色和金屬滑槽，根據(jù)顏色可以在各自的滑道上儲藏，按START（開始）鍵，傳送工件一經(jīng)確認(rèn)，電機(jī)開始運(yùn)行， 金屬導(dǎo)向缸啟動，工件進(jìn)入第一個(gè)滑 槽 ；再次按 START(開始 )鍵，傳送工件一經(jīng)確認(rèn)，電機(jī)再次開始運(yùn)行，黑色導(dǎo)向缸啟動，工件進(jìn)入第二個(gè)滑 槽 ；再次按 START(開始 )鍵，傳送工件一經(jīng)確認(rèn)，電機(jī)再次開始運(yùn)行，工件進(jìn)入第三個(gè)滑 槽 。 設(shè)置臨時(shí) IP VersaMax 在首次使用、更換工程或丟失配置 信息后，以太網(wǎng)通訊模塊的配置信息須重設(shè)，即 設(shè)置臨時(shí) IP，并將此 IP 寫入 VersaMax，供臨時(shí) 通訊使用。 ⑴ 在圖 中，展開 Hardware Configuration，據(jù)實(shí)際機(jī)架上模塊位置，右鍵點(diǎn)擊各 Slot，選擇 Replace Module 或 Add Module，以替換或增加模塊。 標(biāo)簽屬性與通訊測試 ⑴ 右擊項(xiàng)目標(biāo)簽，選擇 Properties，對項(xiàng)目 標(biāo)簽的屬性進(jìn)行配置，包括標(biāo)簽名稱和通訊方式 等，如圖 。 ⑵ 下載程序 在整個(gè)程序編寫輸入完畢后，可將此程序下載到 CPU 中進(jìn)行調(diào)試，點(diǎn)擊 中的 按鈕進(jìn)行程序編譯檢查，檢查無誤后，點(diǎn)擊 按鈕建立起計(jì)算機(jī)與 VersaMax 之間的通信聯(lián)系。對于電池沒電等不影響使用的錯(cuò) 誤，可點(diǎn)擊 清除，然后繼續(xù)檢查、更改、更新配置，直至匹配、無誤。 控制過程 將 PLC 程序?qū)?MPS 系統(tǒng)后 ，便可按照設(shè)計(jì)者的需要進(jìn)行相應(yīng)的分揀工作，本節(jié)主要介紹該單元的整個(gè)工作流程。 28 第 4 章 iFIX 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 為了能夠盡可能的還原現(xiàn)場，本設(shè)計(jì)須對成品分揀單元進(jìn)行監(jiān)控 畫面設(shè)計(jì)，通過動畫形式將分揀畫面形象直觀地顯示在屏幕上，以監(jiān)控當(dāng)前的狀態(tài)，本章將詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)這種效果。 雙擊數(shù)據(jù)表，添加新數(shù)據(jù)塊，在彈出的對話框中選擇數(shù) 據(jù)塊類型。 圖 啟動掃描 圖 PG 數(shù)據(jù)塊 31 啟用自動刷新功能 點(diǎn)擊 Tools\Options 選項(xiàng)，在顯示選項(xiàng)中啟用自動刷新電子表（刷新周期最小值為 5 秒），在編輯選項(xiàng)中選擇修改后自動將該塊設(shè)置為掃描。工作臺工作模式有兩種：編輯模式和運(yùn)行模式，兩者可通過組合鍵 Ctrl+W 來切換。 圖 圖符集 圖 表達(dá)式編輯器對話框 34 基于 iFIX 的 SCADA 系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn) 與底層 PLC 的通信 在 SCADA 服務(wù)器啟動以后，會載入一個(gè)過程數(shù)據(jù)庫，這個(gè)過程數(shù)據(jù)庫接收來自 PLC 的數(shù)據(jù)。 人機(jī)界面 在過程數(shù)據(jù)庫中采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，就可以用 iFIX 來創(chuàng)建動態(tài)畫面，以此給監(jiān)控、操作和管理人員提供直觀的生產(chǎn)流程、必要的報(bào)警提示和一些生產(chǎn)數(shù) 據(jù)。 本設(shè)計(jì)的思想是： ⑴ 初始時(shí)，工件在傳送帶最右端，點(diǎn)擊開始按鈕（該按鈕使用寫標(biāo)簽值定義）； ⑵ 傳送帶帶動工件水平運(yùn)動（傳送帶動是通過工件 水平移動體現(xiàn)的，選中初始位置工件雙擊，出現(xiàn)如 圖 基本動畫對話框，點(diǎn)擊 ，選擇位置，在位置專家對話框中填寫參數(shù)，最大偏移設(shè)為 ，即擋料氣缸位置處 ）； ⑶ 工件移動到擋料氣缸處被擋住，延遲 2S，氣缸縮回，工件通過（此時(shí)原工件隱藏，第二工件可見，通過定義 實(shí)現(xiàn)，擋料氣缸也是如此）； ⑷ 工件繼續(xù)前進(jìn)的同時(shí)，導(dǎo)向缸 1 動作，工件到達(dá)該處轉(zhuǎn)向（第二工件的最大偏移定義為 ，即導(dǎo)向缸 1 位置處。 圖 基本動畫對話框 36 圖 位置專家設(shè)置 37 第 6 章 調(diào)試 GE 智能平臺的整體調(diào)試 采用 Proficy Machine Edition 軟件，它可以對 GE 智能平臺所有的控制器產(chǎn)品進(jìn)行編程、組態(tài)和診斷，并支持 Logic DeveloperPLC、 Logic DeveloperPC、 Logic DeveloperState、 Motion Developer、 Vi ew Station 不同的組態(tài)，為機(jī)器級的編程、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和故障分析提供了一個(gè)統(tǒng)一的、集成的開發(fā)環(huán)境。 ⑺ 以太網(wǎng)進(jìn)行通訊：將 physical port 物理端口改為 ETHERNET(以 太網(wǎng)端口 )用以太網(wǎng)通訊線和 GE PLC 進(jìn)行通訊，上載、下載程序、在線監(jiān)視等 38 ⑻ 通訊成功后，點(diǎn)擊圖 中的 按鈕，使 PLC 在線，然后點(diǎn)擊 按鈕，彈出下載對話框，如圖 ，選擇硬件配置，下載至 Flash 兩項(xiàng)，點(diǎn)擊 OK，下載硬件配置信息至 Flash。現(xiàn)在高科技的產(chǎn)品不斷的出現(xiàn)，必然使生產(chǎn)的效率也越來越高。其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場地原因影響不大。 在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以由衷的感謝和崇高的敬意！ 借做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這個(gè)機(jī)會，是對在校所學(xué)知識的進(jìn)一步理解，得以融會貫通。另外在設(shè)計(jì)過程中還得到許多同學(xué)的幫助。 Technology Information， 2020 第 22 期 [3] 鄭 晟等 . 現(xiàn) 代可 編 程序控制器原理 與應(yīng) 用 [M]. 北京：科 學(xué) 出版， [4] GE 編程手冊 GFK1918D[M]． GE Fanuc 自動化 [5] GE Proficy HMI/SCADA iFIX Fu