梁二文,于齊,徐博,李宏偉
(黑龍江科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150022)
對(duì)于現(xiàn)代制造企業(yè)而言,物料和人員如何進(jìn)行高效和準(zhǔn)確運(yùn)送,成為生產(chǎn)力高低的重要指標(biāo)和依據(jù),物料小車(chē)的智能化、可靠性、時(shí)效性、一體化要求成為迫切需要。[1]本文利用西門(mén)子S7-1200PLC 軟件,結(jié)合人機(jī)交互界面(HMI)提出了物料小車(chē)的控制系統(tǒng)方案,通過(guò)博途軟件(TIA)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明控制系統(tǒng)方案高效可行。
本控制系統(tǒng)以西門(mén)子S7-1200 系列PLC 作為控制器,[2]結(jié)合在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)和維護(hù)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,提出了一種便于控制的物料小車(chē)控制的系統(tǒng)方案。[3]
該系統(tǒng)分為運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄以及用戶管理幾個(gè)模塊,實(shí)現(xiàn)如下功能:
實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)線的某生產(chǎn)環(huán)節(jié),由一臺(tái)電動(dòng)小車(chē)運(yùn)送某零件從A 點(diǎn)(操作臺(tái)最左端)到B 點(diǎn)(操作臺(tái)最右端):
電動(dòng)小車(chē)的控制方式可在手動(dòng)和自動(dòng)之間切換,控制信號(hào)集中在觸摸屏上,觸摸屏實(shí)時(shí)模擬顯示小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài);[4]
手動(dòng)控制時(shí),可以控制小車(chē)左行、右行、初始化(回到A 點(diǎn))。小車(chē)左行至A 點(diǎn)或右行至B 點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止。
自動(dòng)控制時(shí),小車(chē)自動(dòng)運(yùn)行至A 點(diǎn),暫停一定時(shí)間(裝車(chē)時(shí)間,可在觸摸屏上自定義)后向右行駛至B 點(diǎn),暫停一定時(shí)間(卸車(chē)時(shí)間,可在觸摸屏上自定義)后向左行駛至A 點(diǎn),然后循環(huán)運(yùn)行。[5]
PLC 與觸摸屏聯(lián)機(jī)如圖1 所示。
圖1 PLC與觸摸屏聯(lián)機(jī)
程序段1:系統(tǒng)的“起保?!笨刂?。
程序段2:系統(tǒng)啟動(dòng)后,選擇手動(dòng)控制,當(dāng)小車(chē)不在B 點(diǎn)時(shí),小車(chē)右行,當(dāng)小車(chē)到達(dá)B點(diǎn)時(shí),小車(chē)停止。
程序段3:系統(tǒng)啟動(dòng)后,若小車(chē)不在A 點(diǎn),選擇手動(dòng)控制,則小車(chē)向左行駛,初始化,到達(dá)A 點(diǎn)后,小車(chē)停止。
程序段4:系統(tǒng)啟動(dòng)后,選擇自動(dòng)運(yùn)行方式,小車(chē)自動(dòng)向左運(yùn)行到A 點(diǎn),即到達(dá)自動(dòng)控制點(diǎn)1。
程序段5:在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,小車(chē)運(yùn)行至A 點(diǎn),自動(dòng)控制點(diǎn)1、自動(dòng)控制點(diǎn)2 發(fā)生相應(yīng)動(dòng)作,為在A 點(diǎn)計(jì)時(shí)(裝車(chē)時(shí)間)做準(zhǔn)備。
程序段6:小車(chē)運(yùn)行至A 點(diǎn),自動(dòng)計(jì)時(shí),時(shí)間的給定由用戶在人機(jī)交互界面輸入,通過(guò)數(shù)據(jù)塊中的“A 時(shí)間設(shè)定”變量進(jìn)入接通延時(shí)定時(shí)器,實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。
程序段7:系統(tǒng)啟動(dòng)后,選擇自動(dòng)運(yùn)行方式,小車(chē)自動(dòng)向右運(yùn)行至B 點(diǎn)。
程序段8:在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,小車(chē)運(yùn)行至B 點(diǎn),自動(dòng)控制點(diǎn)4、自動(dòng)控制點(diǎn)5 發(fā)生相應(yīng)動(dòng)作,為在B 點(diǎn)計(jì)時(shí)(裝車(chē)時(shí)間)做準(zhǔn)備。
程序段9:小車(chē)運(yùn)行至B 點(diǎn),自動(dòng)計(jì)時(shí),時(shí)間的給定由用戶在人機(jī)交互界面輸入,通過(guò)數(shù)據(jù)塊中的“B 時(shí)間設(shè)定”變量進(jìn)入接通延時(shí)定時(shí)器,實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。[6]
程序段10:計(jì)時(shí)結(jié)束,小車(chē)自動(dòng)左行回到A 點(diǎn)。
程序段11:系統(tǒng)啟動(dòng),選擇手動(dòng)控制,小車(chē)左行至A 點(diǎn)。
程序段12:系統(tǒng)啟動(dòng),選擇手動(dòng)控制,小車(chē)右行至B 點(diǎn)。
程序段13:小車(chē)右行時(shí),采用移位方法,0 位表示A 點(diǎn),100 位表示B 點(diǎn),在小車(chē)右行時(shí),每次移動(dòng)10 位。[7]
程序段14:小車(chē)左行時(shí),采用移位方法,0 位表示A 點(diǎn),100 位表示B 點(diǎn),在小車(chē)左行時(shí),每次移動(dòng)10 位。
程序段15:判斷,當(dāng)小車(chē)的位移到達(dá)0 時(shí),表示小車(chē)運(yùn)行到A 點(diǎn)。
程序段16:判斷,當(dāng)小車(chē)的位移到達(dá)100時(shí),表示小車(chē)運(yùn)行到B 點(diǎn)。
程序段17:當(dāng)小車(chē)的位移≤0,表示小車(chē)已到達(dá)A 點(diǎn),不再向左移動(dòng)。
程序段18:當(dāng)小車(chē)的位移≥100,表示小車(chē)已到達(dá)B 點(diǎn),不再向左移動(dòng)。
程序段19:按下停止按鈕,系統(tǒng)停止運(yùn)行。
系統(tǒng)起始界面如圖1 所示,系統(tǒng)管理界面如圖2 所示。
圖1 系統(tǒng)起始界面
圖2 系統(tǒng)管理界面
系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后,在自動(dòng)控制狀態(tài)下,從A 點(diǎn)向右運(yùn)行,如圖3 所示。
圖3 自動(dòng)狀態(tài)A點(diǎn)向右運(yùn)行
小車(chē)運(yùn)行到達(dá)B 點(diǎn)后,按照設(shè)定的時(shí)間開(kāi)始進(jìn)行裝載計(jì)時(shí),如圖4 所示。
圖4 到達(dá)B點(diǎn)裝載計(jì)時(shí)
小車(chē)在手動(dòng)狀態(tài)下,向左運(yùn)行至A 點(diǎn),如圖5 所示。小車(chē)在手動(dòng)狀態(tài)下,向右運(yùn)行至B 點(diǎn)。如圖6 所示。
圖5 手動(dòng)狀態(tài)向左運(yùn)行至A點(diǎn)
圖6 手動(dòng)狀態(tài)向右運(yùn)行至B點(diǎn)
小車(chē)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,向左運(yùn)行,運(yùn)行至A 點(diǎn),機(jī)械手開(kāi)始裝車(chē),實(shí)現(xiàn)部分功能,如圖7 所示。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,小車(chē)向右運(yùn)行,到達(dá)B 點(diǎn)后,開(kāi)始卸車(chē),如圖8 所示。觸摸屏可以記錄小車(chē)的動(dòng)作歷史數(shù)據(jù),如圖9 所示。
圖7 機(jī)械手裝車(chē)
圖8 自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)卸車(chē)
圖9 歷史數(shù)據(jù)
1)系統(tǒng)運(yùn)行指示燈
2)自動(dòng)運(yùn)行模式
3)手動(dòng)運(yùn)行模式
4)小車(chē)右行
5)小車(chē)左行
6)標(biāo)志點(diǎn)A 點(diǎn)
7)標(biāo)志點(diǎn)B 點(diǎn)
8)開(kāi)始按鈕
9)停止按鈕
10)手動(dòng)左行按鈕
11)手動(dòng)右行按鈕
12)初始化按鈕
對(duì)于物料小車(chē)穩(wěn)定而可靠的控制是PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作的必要條件,對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控顯得十分重要,數(shù)據(jù)記錄便于維修人員及時(shí)的檢查。本文從系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄和用戶管理幾個(gè)方面對(duì)物料小車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)仿真結(jié)果可知,該系統(tǒng)可以對(duì)物料小車(chē)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制,具有高效穩(wěn)定、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。