【正文】 .................. 33 基于 IFIX 的 SCADA 系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn) ............................................................... 34 與底層 PLC 的通信 ............................................................................................. 34 人機(jī)界面 ............................................................................................................. 34 動畫實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................. 35 1 第 1 章 緒論 研究目的 成品分揀在企業(yè)自動化生產(chǎn)線上，產(chǎn)品流水裝配線上和自動化立體倉庫中被 廣泛的應(yīng)用 。在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，常常需要根據(jù)工件的材料、形狀、顏色及重 量等進(jìn)行分類。成品分揀系統(tǒng)正是針對解決企業(yè)生產(chǎn)過程中存在這類問題應(yīng)運(yùn)而生的，它可以有效的解決產(chǎn)品分類的問題，因此成品自動分揀系統(tǒng)成為企業(yè)降低成本、提高效率和增強(qiáng)企業(yè)競爭力的良好選擇。 隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展加上 PLC 控制技術(shù)不斷提高，集計算機(jī)及 PLC 控制技術(shù)于一體的自動分揀控制系統(tǒng)，充分利用了兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)，可靠性高 、 控制功能完善 、 實(shí)時性強(qiáng) 、 用戶界面友好。 雖然有關(guān)于 成品 分揀的方法有很多種，但從自動控制這一角度出發(fā)，絕大部分的分揀方法都是利用 PLC 與上位機(jī)的通信來實(shí)現(xiàn)控制的，而如何做到控制的有效性和高效 率則與所使用的控制器有很大的關(guān)系。 本課題以 MPS 裝置為控制對象，利用 GE VersaMax 控制器為設(shè)計平臺來實(shí)現(xiàn)對成品自動分揀控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計?？梢哉f既達(dá)到了知識鞏固與提高的目的，又增強(qiáng)了動手能力。面對社會需求，很多從事教學(xué)儀器生產(chǎn)的企業(yè)相繼開發(fā)出多種類型的 MPS 產(chǎn)品用來滿足學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的需要。本課題研究的內(nèi)容就是利用 MPS 系統(tǒng)來進(jìn)行 產(chǎn)品 自動分揀方法的設(shè)計。 MPS 產(chǎn)品做得比較成熟的是德國的 FESTO 公司，但產(chǎn)品價格昂貴，使得不少單位望而卻步。 對于 MPS 進(jìn)行成品分揀的控制方式常見的 有兩種，一種是用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，另一種是用 PLC 來實(shí)現(xiàn)。 目前市場上針對 MPS 系統(tǒng)控制設(shè)計用到的 PLC 不外乎這么幾種 ： GE，西門子，三菱，歐姆龍，施奈德等。但是在一些大型自動化企業(yè)，如汽車制造廠，鋼鐵公司，有色金屬加工企業(yè)，化工 廠和電廠等由于其自動化集成度很高，又要求進(jìn)行精確控制，因此所采用的 PLC 大部分都是 GE 的。觸摸屏的出現(xiàn)有利于實(shí)現(xiàn)控制的現(xiàn)場化和遠(yuǎn)程化，而組態(tài)不僅能進(jìn)行過 程的動態(tài)顯示，還可以進(jìn)行狀態(tài)實(shí)時修正。 要想進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng) 的設(shè)計，首先必須對控制對象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點(diǎn)和工作需求，明確控制要求以及各階段的特點(diǎn)及相互關(guān)系以及各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。只有這樣，才能在以后具體的設(shè)計過程選擇合適的功能模塊，在以后的各個部分的配置安排中得心應(yīng)手。 Proficy Machine Edition 簡介 Proficy Machine Edition 提供了一個統(tǒng)一的完整系統(tǒng)用于解 決自動化控制方案。所有 Machine Edition 系列產(chǎn)品都被有效的集成在一個統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。 Proficy Machine Edition 提供了一個統(tǒng)一的用戶界面， 拖放的編輯功能，及支持項目需要的多目標(biāo)組件的編輯功能。 Proficy Machine Edition 內(nèi)部的所有組件和應(yīng)用程序都共享一個單一的工作平 臺和工具箱。軟件集成四大組件：邏輯開發(fā)器 Logic DeveloperPLC， Logic DeveloperPC，人機(jī)界面開發(fā)器 View，運(yùn)動控制開發(fā)器 Motion。這與 Office 辦公軟 件包十分相似。每個程序都能夠單獨(dú)運(yùn)行，但是它們都具有共同的視覺和感覺界面。每個標(biāo)簽按照樹形結(jié)構(gòu)分層次地顯示信息，類似于 Windows 資源管理器。可以直接在屬性窗口中編輯這些屬性。你可以在右邊欄中進(jìn)行編輯和查看設(shè)置。這種交互式的窗口使用類別標(biāo)簽去組織產(chǎn)生的輸出信息。當(dāng)在線幫助打開時，它對 ME 環(huán)境中當(dāng)前選擇的任何對象 提供幫助。 ⑹ 工具箱窗口 Toolchest（工具箱）是功能強(qiáng)大的設(shè)計藍(lán)圖倉庫，你可以把它添加到項目中去，可以把大多數(shù)項目從工具箱直接拖到 ME 編輯器中。世界上許多最成功的制造商都依靠 GE 智能平臺的 iFIX 軟件來全面監(jiān)控和分布管理全廠范圍的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如圖 。利用 iFIX各種領(lǐng)先的專利技術(shù)，可以幫助企業(yè)制定出更快、更有效的商業(yè)及生產(chǎn)決策， 7 以使企業(yè)具有更強(qiáng)的競爭力。 iFIX 可以精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化 生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)資源管理。iFIX 是 GE 智能平臺過程處理及監(jiān)控產(chǎn)品中的一個核心組件。 iFIX 概貌 iFIX是一套工業(yè)自動化軟件，為用戶提供一個 “ 過程化的窗口 ” ，提供實(shí)時 數(shù)據(jù)給操作員以及軟件應(yīng)用。 ② 數(shù)據(jù)管理 圖 iFIX 界面 8 ● 處理、使 用所取數(shù)據(jù)； ● 數(shù)據(jù)管理包括很多方面，如： 過程監(jiān)視（圖形顯示），監(jiān)視控制，報警，報表，數(shù)據(jù)存檔。 節(jié)點(diǎn)之間 通過 I/O 驅(qū)動軟件和過程硬件進(jìn)行通信。 具有數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)管理功能，而無圖形顯示的節(jié)點(diǎn)稱為一個盲點(diǎn)SCADA 服務(wù)器 （ Blind SCADA）。 可以顯示圖形、歷史數(shù)據(jù)及執(zhí)行報表 。 ? HMI Human/Machine Interface 人機(jī)接口 。 通 過 I/O 驅(qū)動軟件和過程硬件進(jìn)行通信，并顯示圖形、歷史數(shù)據(jù)及執(zhí)行報表。 iFIX 結(jié)構(gòu) iFIX 結(jié)構(gòu)分 為三層： I/O 驅(qū)動器 、 過程數(shù)據(jù)庫和圖形顯示。 9 系統(tǒng)配置 iFIX 啟動之后，軟件尋找一個文件以決定本地的配置。要完成這些設(shè)定必須使用系統(tǒng)配置應(yīng)用 SCU（ System Configuration Utility），如圖 所示。 系統(tǒng)配置應(yīng)用程序用來配置本地節(jié)點(diǎn)，并生成一個后綴為 .SCU 的 配置文件，有關(guān)接點(diǎn)的所有信息存儲在 SCU 文件中。這些軟件組件使 iFIX 能夠與應(yīng)用中的過程硬件進(jìn)行通訊， iFIX 可以與多種不同的 I/O 驅(qū)動器一起使用。 ⑴ SCADA 配置 驅(qū)動器配置 ① 在 SCADA 服務(wù)器與過程硬件通訊前，需要定義并配置至少一種 I/O 驅(qū)動器， iFIX 在啟動時最多可以裝載 8 種 I/O 驅(qū)動器 ； ② 一些驅(qū)動器使用接口卡與過程硬件通訊，在這種情況下，需要配置相應(yīng)接口卡； ⑵ SIM 驅(qū)動器 SIM 為 iFIX 仿真驅(qū)動器，它的基本功能如下： ① 產(chǎn)生臨時值（提供 2020 個 16 位寄存器）； ?② 產(chǎn)生仿真值（ 14 個信號發(fā)生器）； ③ 提供系統(tǒng)信息（報警及系統(tǒng)計數(shù)器）。 ⑶ GE9 驅(qū)動設(shè)置 在配置 SCADA 組態(tài)前，安裝好所需的驅(qū)動，這里與 VersaMax 連接，所以需要 GE9 驅(qū)動。 ⑵ 打開 GE9 時，要添加 channeldevicedatablock 圖 修改后的 hosts 文 件 12 其中 primary IP 修改為 PLC 的 IP， Delay 修改為 3。 ⑷ 保存 配置完成后，保存配置文件 ⑸ 點(diǎn)擊右上角圖標(biāo) ，并做修改 為： ⑹ 系統(tǒng)配置中仍沒有 GE9，驅(qū)動配置即可 ： 圖 PowerTool 設(shè)置 圖 GE9 驅(qū)動配置 14 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件 MPS 介紹 MPS（ Modular Production System） 模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)是一套采用美國先進(jìn)技術(shù)、能高度模擬實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中大量復(fù)雜控制過程的教學(xué)培訓(xùn)裝置。 MPS 系統(tǒng)由五個單元組成，即：供料單元、檢測單元、加工單元、機(jī)械手搬運(yùn)單元、成品分揀單元，如圖 。因此， MPS 系統(tǒng)能夠為學(xué)生提供一個半開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境。整個系統(tǒng)基本涵蓋了加工、搬運(yùn)、檢測工件直至倉庫的全部流程，體現(xiàn)了自動化生產(chǎn)線上物流、能量流、信息流的概念。 VersaMax 是唯一具有 “ 三合一 ” 功能的系列產(chǎn)品，它既可以作為單獨(dú)的 PLC 控制機(jī)，具有可接受的價格和優(yōu)越的性能 ； 又可以作為 I/O 子站，通過現(xiàn)場總線 受控于其它主控設(shè)備，諸如 GE 90 70、 90 30 以及第三方 PLC、 DCS 或計算機(jī)系統(tǒng)；還可以構(gòu)成由多臺 PLC 組成的分布式大型控制系統(tǒng) 。 VersaMax 特點(diǎn) ⑴ 使用方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用 ① I/O 模塊和通訊模塊都可帶電插拔； ② 自動配置 I/O 地址和參數(shù)； ③ 真正的即插即用； ④ 模塊安裝、擴(kuò)展不需要任何工具； ⑤ 無機(jī)架的緊湊結(jié)構(gòu)，安裝方便。 VersaMax 結(jié)構(gòu) VersaMax 主要有六個基本單元組成 ⑴ CPU CPU執(zhí)行用戶程序，直接控制本地 I/O 模塊或通過現(xiàn)場總線控制分布 I/O 模塊，還可以與其它 PLC 通訊。 ⑵ NIU NIU 提供從站通訊協(xié)議將 I/O 模塊和主機(jī)通過現(xiàn)場總線連接起來，主機(jī)可以是 PLC，也可以是一臺 PC 機(jī)或 DCS 系統(tǒng)。 按照組態(tài)的順序?qū)⑤斎胼敵瞿K插入 CPU 的 右邊，所有模塊的正面上有一個 顏色編碼條，藍(lán)色代表直流模塊，紅色代表交流模塊，金色代表混合 (既有輸入又有輸出功能 )模塊等等。每回路均有綠色 LED 指示燈，以顯示該輸入 /輸出點(diǎn)的開 /關(guān)狀態(tài)。 I/O 模塊裝卸時無須變動現(xiàn)場接線。目前支持的通訊模塊有： Genius，DeviceNet（主）， Profibus DP（從）。在系統(tǒng)配置中， 當(dāng) CPU 或 NIU 上的電源支持的負(fù)載電流能力不能滿足配置的 I/O模塊需要時，可增加一個或多個電源，其安裝在電源輔助底座上。其主要用于判斷工件在傳送帶上的位置。其原理如圖 所示。 圖 對射式光電接近開關(guān)原理 18 反射式光電接近開關(guān) 反射式光電接近開關(guān)的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且發(fā)光器與光接收器為一體化的結(jié)構(gòu)，在其相對的位置上安置一個反光鏡，光發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射回來后由光接收器接收。 使用反射式傳感器來控制工件是否進(jìn)入滑槽，如果傳感器檢測到工件經(jīng)過，則有相應(yīng)的信號輸出，從而證明工件已入槽。光纖能將光從一處傳導(dǎo)到另一處，甚至繞過拐角處。光線通過具有高折射率的光纖材料和低折射率護(hù)套內(nèi)表面，由此形成的光線在光纖內(nèi)反射式傳遞。在光纖內(nèi)，光被不斷來回反射，因而光能通過曲線路徑。 圖 反射式光電接近開關(guān)原理 19 控制指標(biāo)及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 系統(tǒng)的功能要求 及技術(shù)指標(biāo) ⑴ 成品