【導(dǎo)讀】本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

　　

【正文】 D16151413121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA0D a t e : 1 0 J un 2 01 0 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y T h e s i s .d dbD r a w n B y :傳感器 2 傳感器 11 號(hào)倉(cāng)庫(kù)2 號(hào)倉(cāng)庫(kù) 圖 分揀模塊示意圖 流水線傳動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 流水線傳動(dòng)模塊是整個(gè)流水線的主軸，其承擔(dān)著各個(gè)模塊之間的搭橋作用，該模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)直接影響著整個(gè)流水線是否能夠 流暢平穩(wěn)高效的運(yùn)作。如圖 所示，此模塊按照取料、加工、裝配、分揀工序分成了四個(gè)小模塊，我們稱它們?yōu)樗膫€(gè)區(qū)，即 4 區(qū)，分別按照順序?qū)?yīng)著前面所述的四個(gè)工序，并且在每個(gè)區(qū)的指定部分部署一個(gè)傳感器，該傳感器的作用就是感知各區(qū)的傳送帶上是否有物料出現(xiàn) ，在 4 區(qū)會(huì)有兩個(gè)傳感器。傳感器感知信號(hào)的作用就是來決定各區(qū)對(duì)應(yīng)的模塊是否開始或結(jié)束該模塊的運(yùn)行。其中 3 區(qū)是主要驅(qū)動(dòng)者， 4 是被動(dòng)者，即 2 區(qū)可以驅(qū)動(dòng) 1 區(qū)，但是 1 區(qū)不可以驅(qū)動(dòng) 2 區(qū)，所謂的驅(qū)動(dòng)就是 2 區(qū)的傳感器信號(hào)可以使 1 區(qū)的傳送帶運(yùn)行，但是 1 區(qū)的傳感器信 號(hào)只能作為 2 區(qū)驅(qū)動(dòng) 1 區(qū)的條件，在此過程中需要注意以下幾點(diǎn)： 1） 3 區(qū)的啟停取決于各自傳感器所接到觸發(fā)信號(hào)的次數(shù)。如果是奇數(shù)，則啟動(dòng)各自對(duì)應(yīng)的工作區(qū)；如果是偶數(shù)，則停止各自對(duì)應(yīng)的工作區(qū)，并給出下一區(qū)信號(hào)，即提示傳送帶上物料已經(jīng)準(zhǔn)備妥當(dāng)。當(dāng)?shù)?n 區(qū)工作時(shí)， n1 區(qū)的的傳送帶只能工作指定的一段時(shí)間，并且按照實(shí)際情況只能連續(xù)工作兩次。 2） 4 區(qū)傳送帶的啟動(dòng)亦是來自 3 區(qū)傳感器的累積信號(hào)，但是 4 區(qū)的停止 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 則是根據(jù) 4 區(qū)兩個(gè)傳感器得到信號(hào)次數(shù)的和是否跟三區(qū)傳感器感知次數(shù)總數(shù)的 1/2 。 3） 當(dāng) 4 區(qū)傳送帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)以后，物料在 3 區(qū)到 4 區(qū)最 大傳送時(shí)間內(nèi) 4 區(qū)傳感器無(wú)感應(yīng)信號(hào)，則 4 區(qū)傳送帶電機(jī)自動(dòng)停車。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA0D a t e : 9 J u n 20 10 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y T h e s i s .d dbD r a w n B y :1234（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ） 圖 啟動(dòng)和停車模塊 因?yàn)檎麄€(gè)流水線硬件系統(tǒng)構(gòu)成我們分成了五個(gè)模塊，即取料、加工、裝配、分揀和傳送帶模塊。在此基礎(chǔ)上，我們又分出了啟動(dòng)和停車模塊，因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)過程中，涉及到許多流程工藝上復(fù)雜問題，比如說電力的供應(yīng)，生產(chǎn)的順序，邏輯上的先后，所以，在這里我們先啟動(dòng)流水線傳動(dòng)模塊，因?yàn)樗钦麄€(gè)流水線的主軸，對(duì)其他幾個(gè)模塊起塔橋的作用。然后我們?cè)賳?dòng)第四個(gè)模塊即分揀模塊，然后再啟動(dòng)裝配模塊，以此類推，最后啟動(dòng)取料模塊。 發(fā)生錯(cuò)誤和特殊情況及復(fù)位模塊 不論什么控制系統(tǒng)，不管它被設(shè)計(jì)得有多完美，在其運(yùn)行過程中都會(huì)有發(fā)生錯(cuò)誤的可能性，即便是發(fā)生錯(cuò)誤的幾率特別小，也要做好預(yù)防措施。 首先，考慮到生產(chǎn)線及控制系統(tǒng)掉電的情況。例如，當(dāng)某個(gè)模塊突然由于不 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 可抗拒的故障導(dǎo)致停機(jī)，但是其他幾個(gè)模塊還是在繼續(xù)工作，比如加工模塊突然停機(jī)，這時(shí)候我們就要在一定時(shí)間內(nèi)停止取料模塊的工作，并發(fā)出警告提示，與此同時(shí)生產(chǎn)線要完成剩下的工藝流程，以免出現(xiàn)其他不必要的故障，在完成整個(gè)流程后停止整個(gè)系統(tǒng)的工作。如果是最后一個(gè)流 程出了問題即分揀模塊出現(xiàn)問題，即在規(guī)定的最大時(shí)間內(nèi)并沒有檢測(cè)到裝配模塊完工后的零件，這時(shí)候要發(fā)出警報(bào)并同時(shí)在其他工藝模塊完成一個(gè)循環(huán)后停車。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 六 章 基于 ControlLogix 的自動(dòng)控制流水線系統(tǒng) 系統(tǒng)構(gòu)成 各層間的網(wǎng)絡(luò)連接 第一層 和第二層之間通過以太網(wǎng)連接 ： 1. 第一層和第二層之間的以太網(wǎng)連接 1) 網(wǎng)絡(luò)連接：使用普通的集線器或者辦公室級(jí)的交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)交換設(shè) 備，使用普通的網(wǎng)線將工作站與集線器（或交換機(jī)）相連，將以太網(wǎng)模塊與集線器相連，在上 面的連接中不能使用集線器（或交換機(jī)）的上行鏈路端口，但是可以使用上行鏈路端口通過網(wǎng)線將集線器（或交換機(jī)）連接到實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)端口，當(dāng)然也可以不連。以太網(wǎng)正常連接和配置的前提是：確保集線器（或交換機(jī)）的正常運(yùn)行，確保工作站網(wǎng)卡的正常工作，確保 PLC 控制器上的以太網(wǎng)模塊正常工作（ LED 指示燈 OK 綠燈固定亮）。 2) 網(wǎng)絡(luò)配置： (1) 首先配置以太網(wǎng)模塊 ENBT／ B 的 IP 地址：鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊圖 左側(cè)窗口中 的以 太網(wǎng) 模塊 ，然 后點(diǎn) 擊出現(xiàn) 的下 拉菜 單中 的 Module Configuration，如圖 所示； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 1 然后在出現(xiàn)的對(duì)話框中點(diǎn)擊 Port Configuration 選項(xiàng)卡，進(jìn)行相關(guān)配置，然后單擊 OK 具體的配置參數(shù)如圖 所示； 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 (2) 接下來就是正是配置以太網(wǎng)形式：點(diǎn)擊下拉菜單 Communications中的 Configure Drivers，在 Available Drivers Types 中選擇第二項(xiàng)，然后再點(diǎn)擊 Add New， 則 RSlinx 顯示如圖 ； 然后單擊 OK，在出現(xiàn)的對(duì)話框中寫入該網(wǎng)絡(luò)中的 IP 地址，其中 1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 . 74. 49 是工作站的 IP 地址對(duì)話框如圖 所示； (3) 最后依次單擊圖 上最外層的確定按鈕和次外層的 Close 按鈕，然后將剛才配置的以太網(wǎng) AB_ETH1 雙擊展開就會(huì)得到如圖 所示的效果 。 在上面完成的 PLC 控制系統(tǒng)中，連接工作站與控制器之間的網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)的連接和配置工作。以太網(wǎng)擔(dān)負(fù)著上位工作站與 PLC 控制器的核心模塊－處理器ControlLogix5561 之間的通信，所以它在系統(tǒng)中占有很重要的作用，是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一 。 圖 以太網(wǎng)配置系 列圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 以太網(wǎng)和串口線兩種通信方式由其功能和作用的側(cè)重點(diǎn)，可以說各有優(yōu)點(diǎn)，下面將在實(shí)際的使用中我所體會(huì)到的兩者之間的使用 表 列表說明； 表 以太網(wǎng)和串口 通信 比較列表 連接 項(xiàng)目 串口線方式 以太網(wǎng)絡(luò)形式 通信距離 比較近，通常在 2 米以內(nèi) 通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的和網(wǎng)絡(luò)連線的擴(kuò)展可以任意遠(yuǎn) 傳輸速度 當(dāng)要下載的程序比較小時(shí)，比較塊，但如果程序比較大就 相當(dāng)慢了 不論下載的程序式的還是小，傳輸速度都很快，尤其是在程序比較大的時(shí)候傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口線方式 連接方式 簡(jiǎn)單便捷，容易配置 比較復(fù)雜，需要附加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 連接 項(xiàng)目 串口線方式 以太網(wǎng)絡(luò)形式 可靠性 很可靠，只要處理器正常就可以可靠工作，在本次設(shè)計(jì)比較可靠，但是隨著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，這種方式的可靠性將會(huì)降低，其 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 中未出現(xiàn)過不正常記錄 可靠性不及串口線。 穩(wěn)定性 由于本身就是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，工作很穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)傳輸速率的大起大落 由于以太網(wǎng)自身的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，沒有串口線那么穩(wěn)定；但是只要網(wǎng) 絡(luò)硬件配置合適，網(wǎng)絡(luò)連接比較得當(dāng)，傳輸還是比較穩(wěn)定的，是可信賴的 Controllogix 及其 通信模塊介紹 Controllogix 特點(diǎn) ? 在一個(gè)機(jī)架內(nèi)多處理器同時(shí)訪問同樣的數(shù)據(jù) ? 多任務(wù)使得程序在需要的時(shí)候運(yùn)行 ? 多周期任務(wù)可以不同觸發(fā) ,以便得到更高級(jí)的性能 ? I/O 支持逢變則報(bào) ? 高性能專用 I/O 減輕處理器的負(fù)擔(dān) ? 根據(jù)性能和內(nèi)存選擇處理器 ? 可選冗余模塊以便實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換 ? 帶電拔插 ? 具有通用 Logix 系列的特點(diǎn) Controllogix 通信模塊 表 Controllogix 三層通信模塊比較 1756ENBT 1756CNB/R 1756DNB 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 ? 10/100MBit Ether/IP ? 全雙工通訊 ? 4 字符診斷顯示 ? 控制 , 組態(tài)和 采集數(shù)據(jù) ? 在 EtherNet/IP上 控制 I/O ? ControlLogix 處理器在EtherNet/IP 上高速 互鎖 ? “Information Enabled” 通訊 ? WebEnabled 用于遠(yuǎn)程管理活動(dòng) ? 5Mbit ControlNet 橋模塊 ? 可用單或冗余介質(zhì) ? 內(nèi)置網(wǎng)絡(luò) 訪問口 (NAP) 提供編程終端訪問 ? 支持最多 64 并發(fā)I/O 或 對(duì)等連接 ? 4 字符診斷顯示 ? 用 RSNetWorx for ControlNet 組態(tài) ? DeviceNet 掃描器 / 橋 ? 支持 125K,250K, amp。 500Kbit ? 支持最多 64 并發(fā) 7 設(shè)備 ? 最多 500bytes的輸入 和496bytes 輸出數(shù)據(jù)到 Logix5550 處理器 ? 所有 I/O 由一個(gè) Logix5550 處理器擁有 ? 4 字符診斷顯示 ? 用 RSNetWorx for DeviceNet 組態(tài) 圖 Controllogix 三層網(wǎng)通信示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 第 七 章 基于 ControlLogix 流水線的 編程 編程語(yǔ)言 本次設(shè)計(jì)中 PLC 控制程序的編寫都采用梯形圖語(yǔ)言，這是一種最常用的編寫 PLC 控制程序的語(yǔ)言。該語(yǔ)言所編寫的程序是由若干個(gè)掃描線構(gòu)成，每一條掃描線最少包含一個(gè)入口和一個(gè)出口 ； 掃描線的入口處添加的是邏輯判斷指令，如果在一次掃描中邏輯判斷為真，則接下去執(zhí)行后面位于掃描線出口的操作性指令；如果沒有輸入指令則掃描線數(shù)如恒 為真，每一次掃描到該掃描線的時(shí)候直接執(zhí)行出口處的操作性指令；如果掃描線入口的邏輯判斷指令為假，則不執(zhí)行位于該掃描線出口的操作性指令；每一條掃描線可以在入口處沒有邏輯判斷指令，但是必須在出口處有至少一個(gè)操作性指令；在每一個(gè)掃描線入口處可以連續(xù)有若干個(gè)邏輯判斷指令，它們之間是“與”的關(guān)系，只有所有的都為真才能執(zhí)行后面的操作性指令，出口處也可以由若干條操作性指令，它們的執(zhí)行之間不相互影響，只要入口處邏輯判斷最終結(jié)果為真就會(huì)依次被執(zhí)行。掃描線實(shí)例如下： 圖 梯形圖掃描線示意圖 上圖中一共有兩條掃描線： 上面的一條掃面線中左側(cè)的兩個(gè)指令是邏輯判斷指令，后面的一個(gè)指令是操作性指令；第二條掃描線入口處有一個(gè)邏輯判斷指令，出口處有三個(gè)操作性指令。 編程指令 本次設(shè)計(jì)的程序編寫使用了少數(shù)幾個(gè)用于邏輯判斷和置位的一般性指令 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 (general instructions)和 輸入輸出指令 (Input/Output Instructions). 一般性指令 本次使用的一般性指令包括繼電器指令中的檢查閉合 XIC，輸出解鎖指令OTU，上升沿觸發(fā)指令 ONS；和程序控制中的子例程跳轉(zhuǎn)指令 JSP，子 例程結(jié)束指令 TND。下面逐條介紹一下： 1. XIC：當(dāng)該指令的測(cè)試標(biāo)簽為 1，則邏輯判斷為真； 2. OTU：將標(biāo)簽的值設(shè)置為 0； 3. ONS：如果輸入是一個(gè)從 0 到 1 的躍遷，且自身的標(biāo)簽為 0，則邏輯判斷為真，否則為假； 4. JSP：將程序的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到指令中所示的子例程中去； 5. TND：表明一個(gè)例程到此結(jié)束