【導讀】硬/軟件配置分別選用了。仿真通信驅(qū)動和OPC服務器通信的基礎上，在RSLogix500上編程，實現(xiàn)加工單元控制要求。Rsemu500仿真PLC運行，還借助了VB和AutoCAD嵌入Rsview32制作氣動控制仿真模擬。實現(xiàn)了加工單元多種運行模式的控制仿真。關鍵字：MPS系統(tǒng)；加工工作站；PLC；RSView32；MPS設備是一套開放式的設備，用戶可根據(jù)身產(chǎn)需要選擇設備組成單元的數(shù)量、以體現(xiàn)自動生產(chǎn)線的控制特點。利用該系統(tǒng)可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制。MPS設備給學員提供了一個開放式的學習環(huán)境，雖然各個組成單元的結構已經(jīng)固定，序，使MPS設備實現(xiàn)一個最符合實際的自動控制過程。感式接近開關傳感器用于判斷工作臺的轉動位置，以便于進行定位控制。在鉆孔氣缸的兩端、夾緊氣缸的兩端都安裝由磁感應式接近開關，分別用于判。測氣缸固定架、檢測模塊支架及磁感應式接近開關組成。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，專門為工

　　

【正文】 轉計時器計時的 4 個不同的階段一次導通，他們也一一對應一張?zhí)囟ǖ膱D片，且圖片的可見性設定為 上述 4 個 Output,這樣一來， 4 張圖片就會以間隔一秒的速度一次顯現(xiàn)，在界面上，就會看到平臺慢慢的在 4 秒內(nèi)轉動了60度。 由于平臺每次轉動 60 度，在沒有工件的情況下，每個旋轉周期結束后，在外觀上看上去都是回到了起始位置，因此不論平臺是從哪個工位向那個工位轉動動畫都是一樣的，即僅僅需要重復同樣的動畫即可。如圖 中的 4 張圖片放置在一個完全重疊的位置 上，當他們逐個顯現(xiàn)并消失時，實際看上去好似平臺自身在旋轉。 圖 逐幀動畫設置 1 Fig freezeframe animation setting 1 5 36 當有工件搭載時，在不同的工位要表現(xiàn)出工件的位置，因此動畫不可重復，因此上述圖片只能用于手動模式下平臺的空載轉動。 夾頭動畫 對于圖片可見性的應用，還用在夾頭的動作表現(xiàn)上。 此前 我們已經(jīng)分析了夾頭的動作，即在夾頭伸出后，夾頭要夾緊、松開等一系列動作 ，且夾頭與鉆機鉆頭存在三維空間的遮蔽問題， 那么如何讓一個 工件的圖片 完成 2 個方向的動作 ，又實現(xiàn)前后的遮蔽效果呢 呢？如圖 . 圖 逐幀動畫設置 2 Fig freezeframe animation setting 2 5 37 首先，在圖形編輯界面，我們畫出一個符合當前光影的矩形，并復制出 3 個一模一樣的矩形，并編號 1 至 4，如 圖左 所示。首先， 4 個矩形分為 2 組，即 2和 4分別代表 2 個夾子。根據(jù)編輯好的程序，設置 2 的水平滑移為夾頭桿伸出 /夾緊所對應的 Float 位，并設置其可見性為“夾頭桿未夾緊：可見”。這樣他們會按照規(guī)定的距離左右，并在夾頭 夾緊后消失 。設置 4 的可見性為“當夾頭桿未 夾緊 ：可見” ，這樣一來，當夾頭夾緊時，我們在組態(tài)界面可以看到圖中部的情形。最后，當鉆機下降進行鉆孔時， 4號 矩形應當出于視線的最前方并遮擋住鉆頭。因此對 4號矩形的排列，應當設置為“頂層”，這樣，便可以得到如圖右端的畫面效果。 工件的動畫 首先，在設計工件的表現(xiàn)時， 先明確一點，即工件是和平臺一同運動的，因此其旋轉的時間，位移大小，都是與平臺一致。這樣一來，上述的 4 個 Output 都可以繼續(xù)使用，但工件所處的位置不同，整個鉆孔流程旋轉 3次，因此工件有 3x4 個位置需要表示，因此需要在 AutoCAD 的圖紙中為平臺上制作一個工件，并已每次旋轉 15 度的平率，將其從進料口一步步的旋轉至出料口，并保存每次操作的繪圖文件 ，運用同樣的可見性的動畫，使它們依次在特定的條件下可見。應當注意的是，工件在鉆孔模塊鉆孔后，應當在其表面繪制一個鉆好的孔洞。程序?qū)崿F(xiàn)方式如圖 。 圖 逐幀動畫設置 3 Fig freezeframe animation setting 3 5 38 在上圖的程序中， 首先限定了導通條件，即僅有當平臺需要轉動，且有工件在平臺上的時候，對平臺轉動的次數(shù)進行比較。當平臺轉動第 1次的時候，此時工件應當隨平臺從進料口旋轉至檢測探頭下方，因此設定對應的 4 張平臺搭載工件的圖片可見性為O。0/30O。0/33,當本次旋轉結束后，工件應當停留在檢測模塊等待檢測，因此此時繪制一張圖片， 設置它的可見性為 O。0/42，即“當平臺第一次轉動已經(jīng)完成”。 圖 逐幀動畫設置 4 Fig freezeframe animation setting 4 5 39 VB 編程實現(xiàn)外部調(diào)用 由于 RSView32 不可以進行音頻的導入以及其他更為復雜的操作，但支持 VB程序的編寫和調(diào)用，因此編寫 VB程序，當按鈕按下時，啟動 VB程序，即命令為 “ VbaExec” ,此時系統(tǒng)將執(zhí)行命令運行的 VB 程序，實現(xiàn)通過 VB程序從外部調(diào)用音頻文件位仿真系統(tǒng)提供聲音。如圖 6 實驗驗證與分析 實驗平臺 本設計采用的實驗平臺主要如下： 調(diào)試系統(tǒng)平臺：聯(lián)想 臺式機 （ CPU ： CPU ： Core2 T6500，內(nèi)存： 2GB） 操作系統(tǒng)： Microsoft Windows XP 編 程軟件 ： RSLogix 500 數(shù)據(jù)通信 軟件 ： RSLinx 仿真對象 ： 基于 FESTO 開發(fā)的 MPS 系統(tǒng) PLC 程序運行仿真軟件 ： RSLogix Emulate 500 操作界面及 對象仿真 軟件 ： RSView32 軟件測試工具： RSLinx Tools OPC Test Client 圖 VB 編程 Fig Visual Basic programing 5 40 驗證步驟 1)驗證 PLC 仿真編程的正確性 在完成對程序的編寫后，建立 EMU5001 服務器，通過 RSLogix Emulate 500 運 行程序。首先，在程序 Download 時，不應當出現(xiàn)任何錯誤，直接可以進入 “ run” 的狀態(tài)。之后，對需要執(zhí)行操作的 指令位在運行的狀態(tài)下進行 “ Toggle Bit” 來閉合， 開啟 I/0、Timer、 Counter 的 Date Files,便于總覽程序中各工位的數(shù)值， 觀察程序此后的運作是否符合要求。 對于出現(xiàn)的錯誤，在運行的狀態(tài)下，觀察出錯的部分，分析出錯的原因，返回 OFF Line 模式對程序進行修改。 最終修正全部錯誤。 如圖 . 2）驗證通信建立正確數(shù)據(jù)傳輸正常 在建立了 OPC 服務器之后，在軟 件自帶的 OPC Test Client 中對各個地址的工位進行測試。若通訊正常，在地址屬性的 quality 中應當顯示 Good。為了進一步確保上位機與程序的聯(lián)通，可在 RSView32 中建立簡單的按鈕，對特定的標記地址進行賦值，并查看程序的 Date Files 中目標值是否修改成功 。如圖 圖 驗證程序 Fig Testing program 5 41 3）驗證監(jiān)控畫面的演示 在本環(huán)節(jié)，主要需要驗證的是組態(tài)軟件中，標記數(shù)據(jù)庫的建立和設置是否準確；對于各圖形對象的動畫是否正確的反應了系統(tǒng)的變化；按鈕的操作設置是否正確；畫面之間的切換是否 對位、流暢。進行組 態(tài)界面的最終調(diào)試，優(yōu)化。 實驗結果與分析 經(jīng)實驗結果分析，符合設計要求，也論證了程序 對多運作模式的加工工作平臺 的 仿真 實現(xiàn)。此次驗證 平臺采用 RSView32 監(jiān)控軟件。在 基于 ABPLC 的仿真程序中，采用了斷電保持，自鎖，互鎖，計時，計數(shù)，計算，比較 MOVE 等指令，并以此 結合組態(tài)動畫的搭配， 實現(xiàn) 了目標 功能的應用與驗證。 通過實驗驗證，在 編程， 軟件以及通信實現(xiàn)過程中，在一些細節(jié)問題上 ， 需要在設計上遵從一定的規(guī)則，在實現(xiàn)過程中 ，需要透徹、詳細的分析控制要求，掌握軟件的配置和功能，才能更好地 綜合分析和設計 ， 尤其 以下幾點需要在開發(fā) 中 引起重視。 斷電保持型器件的 RES 問題 在本次實驗設計中，計時器 RTO，計數(shù)器 Counter 都需要在計數(shù)完成時進行復位，才可以重復工作。然后，對于兩者的計時位 TT，計數(shù)位 ACC 和完成位 DN,在程序的前后都會有調(diào)用。因此，對于器件的復位位置的選擇非常重要。若 器件在程序中部已復位，則在本次掃描周期內(nèi)，程序并不會將完成位的信號或任何值賦予到上層命令行，當上層指令在下一周期調(diào)用數(shù)據(jù)時，器件已完成復位，則無法實現(xiàn)目標功效。因此，在選擇使用此類器件的工位，特別是完成位時，應 當謹慎考察程序調(diào)用是否可行，考慮是否需要用其他等效信號來替代。 圖 驗證 OPC 服務器 Fig Testing OPC server 5 42 RSView32 的數(shù)據(jù)讀寫范圍 在使用監(jiān)控組態(tài)軟件時，是采用通信軟件實現(xiàn)程序與人機界面的通信。而 RSView32對 OPC 服務器提供的數(shù)據(jù)的 調(diào)用范圍確是有限的。目前尚不清楚是軟件自身為了防止用于大規(guī)模的工業(yè)控制，或是購買的當前版本的軟件的權限或自身缺陷問題，在實驗中我們發(fā)現(xiàn)了兩處讀寫問題。首先，當對 Output 的 Date Files 的數(shù)據(jù)讀取是，一旦讀取位數(shù)超過 O。0/25時，軟件無法自動獲取數(shù)值。必須開啟 OPC Test Client 實時監(jiān)測 O。0/25以及此后的數(shù)據(jù)地址，在組態(tài)中才能讀取到有效數(shù)值。第二，組態(tài)軟件在對 Input 的讀取范圍比較廣，而寫入范圍僅限 I。0/0 至 I。0/15，因此系統(tǒng)的手動操作開關不可超過16個，超過的部分需要用等效程序和命令行來替代，比較繁瑣。 7 結束語 本次實驗設計，通過使用羅克韋爾公司的系列軟件，對 FESTO 的 MPS 模塊加工系統(tǒng)的加工站進行了全面的仿真，并提升了系統(tǒng)的可操作性，設立了更多的操作模式。設計的整個過程可分為兩大步驟 對控制要求的分析來進行 PLC 程序的編寫，以及在組態(tài)軟件中實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的 實時動作和運行狀況的表現(xiàn)。 在本次設計中，最為需要注意的是對各種情況下系統(tǒng)響應的仿真，當系統(tǒng)處于急停狀況下，工件可能處于任何位置，系統(tǒng)可能在任何動作進行中停止，此時進入手動單步模式，就需要在程序中，考慮到所有在邏輯上、實際中不應當出現(xiàn)的錯誤操作，并對此類錯誤操作編寫應對措施及指令，以便保護系統(tǒng)，同時在組態(tài)界面中做出切合實際的相應動畫表示。由此而來，會給編程帶來較大的工作量以及使用較多工位，器件，需要在編寫時梳理好清晰的思路，記錄必要的數(shù)據(jù)和筆記。 對于組態(tài)界面的設計，能夠與實體硬件表現(xiàn)出相同的動作和畫面是最 為基本的要求。而在此之上，為了美化界面，可以考慮導入更多的圖形，設置更多的細節(jié)動畫。而加工工作站的主題部分，由專業(yè)的 3D 建模軟件來表現(xiàn)，可以 大幅度的增強 畫面的質(zhì)感和表現(xiàn)力 。 簡而言之，本次基于 ABPLC 的多運行模式的加工工作站的控制，實現(xiàn)了預期目標，完成了設計任務和功能需求。建立的監(jiān)控界面更為新穎，美觀，直白，比較實用。 43 參考文獻 ： [1] MPS 模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)應用技術 .上海英集斯自動化技術有限公司 [2] 王志鵬 .可編程控制器原理與程序設計 [M].長沙：國防工業(yè)出版社， [3] 張桂香 .電器控制與 PLC 應用 [M].北京：化學工業(yè)出版社， [4] 胡學林 可編程控制器教程 ［ M］北京電子工業(yè)出版社， 20xx [5] Rockwell Automation Technical Books cold with the online ePublishing.[R]. 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