PLC及嵌入式MCGS組態(tài)軟件在輸送線升降機(jī)中的應(yīng)用

工業(yè)自動生產(chǎn)線應(yīng)用非常普遍，一般生產(chǎn)線的長度是有限的，為把物料從一條生產(chǎn)線搬運到另一條生產(chǎn)線上，常常采用輸送線升降機(jī)，以提高生產(chǎn)效率。本文以FX-ON系列可編程控制器為例，介紹PLC在輸送線升降機(jī)中的應(yīng)用，這種FX-ON系列PLC機(jī)以其最優(yōu)的性能價格比受到用戶的關(guān)注，在改造舊設(shè)備、生產(chǎn)線以及替代進(jìn)口產(chǎn)品方面，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。特別是配上嵌入式全中文MCGS組態(tài)軟件，可迅速構(gòu)成下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，運行于WinCE嵌入式實時操作系統(tǒng)，內(nèi)置流程圖功能，有龐大的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)器件設(shè)備圖形庫，支持各類型PLC等硬件設(shè)備，可以完成復(fù)雜邏輯控制，并可根據(jù)實際工況靈活組態(tài)。經(jīng)生產(chǎn)實踐表明，該輸送線升降機(jī)設(shè)計思路正確，運行可靠，能達(dá)到實際生產(chǎn)應(yīng)用的要求。

1、升降機(jī)結(jié)構(gòu)圖與工作原理

該單元由升降梯與立體倉庫二部分組成，升降梯由升降臺和鏈條提升部分組成，由步進(jìn)電機(jī)做驅(qū)動電源，由光柵尺對升降梯上升或下降的高度進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。

圖1所示為傳送線升降機(jī)結(jié)構(gòu)圖，工作原理如下：① 工件由傳送線送至一樓升降梯機(jī)內(nèi)；② 工件送達(dá)二樓后，升降梯上的傳感器檢測到工件進(jìn)入時，升降梯上的傳送電機(jī)停止工作，工件由動力輥道接出，再送入二樓輥道至二樓傳送線，最后進(jìn)入倉庫；③ 倉庫的傳感器檢測到工件進(jìn)入后，傳送電機(jī)停，同時升降梯開始下降，回到初始位置，等待下一個工件；④整個系統(tǒng)以PLC為主要控制元件，設(shè)有手動／自動兩種控制方式。

圖1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2、PLC選擇及軟、硬件設(shè)計

（1） 采用24V直流電源，型號選FXon－40MR，輸入為24點繼電器接點，輸出為16點，外部輸入電源在機(jī)內(nèi)，內(nèi)存程序循環(huán)掃描控制，處理速度平均為5UμS/bit，程序容量950kbyt。

（2） 在外圍設(shè)備方面，采用便攜式編程器FX-10P/20P或采用RS232通信或RS485通信方式，與上位機(jī)連接，外部輸入設(shè)備有行程開關(guān)，按鈕和電磁閥等。

（3） 編制程序時，要使用外部輸入相應(yīng)的端子設(shè)備號：外部輸入接點閉合，操作指示燈亮，輸出斷開，操作指示燈滅。

（4） 時間定時器當(dāng)前值設(shè)為0，定時器的點數(shù)為246，預(yù)置值0.1～3276.7s或0.01～327.67s，選用T0，T1等時間繼電器。

3、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

（1） 根據(jù)檢測單元的檢測情況，若檢測到的工件為合格產(chǎn)品，則運行至此站，升降梯上的傳感器檢測到工件，升降梯上的傳送電機(jī)停，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪齒條使升降梯帶動工件上升。

（2） 根據(jù)前面的檢測結(jié)果，使用計數(shù)器，若為金屬銷釘且為第一個工件則升降梯上升至二層時停止，啟動升降梯和二層上的傳送電機(jī)，將工件送入，二層傳感器檢測到工件進(jìn)行延時2s后，此層傳送電機(jī)停。步進(jìn)電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動，升降梯下降到初始位置，準(zhǔn)備運送下一個工件。

（3） 根據(jù)計數(shù)器，若為金屬且為第二個工件。升降梯仍重復(fù)上面的動作，將工件送入二層。

（4） 根據(jù)計數(shù)器，若為金屬且為第三個工件，（在程序中認(rèn)為每層可裝兩個工件）升降梯則帶工件自動進(jìn)入三層。以后依次裝入工件。

（5） 若為尼龍銷釘且為第一個工件，則升降梯帶動工件先垂直上升至二層，然后啟動水平電機(jī)帶動升降梯水平動作，當(dāng)碰到水平的內(nèi)限位開關(guān)時停止水平動作，啟動升降梯和二層上的傳送電機(jī)，將工件送入，二層傳感器檢測到工件進(jìn)行延時2s后，此層傳送電機(jī)停。水平電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動，回到外層碰到外限位停，然后啟動步進(jìn)電機(jī)使其反方向轉(zhuǎn)動，升降梯下降時碰到底層限位停，回到初始位置，準(zhǔn)備運送下一個工件。

（6） 若為尼龍銷釘且為第二個工件則重復(fù)上一步。

（7） 若為尼龍銷釘且為第三個工件，則重復(fù)上面步驟，升降梯帶動工件先垂直上升至二層，然后水平移動，碰到內(nèi)層限位時，水平電機(jī)停，此時升降梯帶動工件繼續(xù)上升至三層，將工件送入后，啟動水平電機(jī)，升降梯進(jìn)行反方向的水平動作，碰到外限位時，水平電機(jī)停，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)工作，帶動升降梯下降至初始位置。以后工件依次裝入。

（8） 按設(shè)計思路編制程序框圖如圖2所示。

圖2 程序框圖

（9） 用基本指令有LD，SET，RST，AND，OUT，RET，END和功能指令FROM。

（10） 用外圍設(shè)備——便攜式編程器FX-10P/20P或電腦的PLC軟件將其梯形圖程序用可寫的形式將指令寫入，輸入后PLC就按設(shè)計思路準(zhǔn)確地完成各種操作。利用編程器或電腦的三菱PLC軟件還可以完成每一條程序的讀出，搜索所需要的輸入/輸出記號或指令，并可以檢查寫入的程序中有無語法錯誤，正確無誤且用強(qiáng)制輸出可以測試運行。

4、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

MCGS組態(tài)軟件可根據(jù)司機(jī)情況增加、裁減相應(yīng)的內(nèi)容，可以組態(tài)出動畫窗口、曲線、報表等，并可以設(shè)置用戶權(quán)限、安全級別。其結(jié)構(gòu)有主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分構(gòu)成，如圖3所示。

圖3 MCGS組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)圖

全中文工控軟件MCGS是一套基于Windows平臺，快速構(gòu)成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，可運行于Microsoft Windows 95\98\ME\NT\2000等操作系統(tǒng)，有龐大的標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)器件、設(shè)備、圖形庫，支持各類型PLC可編程器等硬件設(shè)備，其軟件使用簡單，操作方便。共設(shè)計了5個界面，分別是：主界面、流程監(jiān)控、故障報警、報表輸出、操作規(guī)程。設(shè)計中對于I/O的配置選用串行口配置，選擇串行口COM1，則彈出設(shè)置配置向?qū)?，選擇PLC設(shè)備系列。

設(shè)計中動畫連接命令語言為IF-ELSE-THEN。通過設(shè)置腳本程序可以形成一個按時間循環(huán)運行方式的過程。另外運用組態(tài)軟件進(jìn)行動畫調(diào)試運行，會排除現(xiàn)場中很多問題，可對PLC的梯形圖程序進(jìn)行檢測，大大縮短了現(xiàn)場調(diào)試周期，使設(shè)備運行可靠性大大增加。

5、系統(tǒng)特點

智能化

監(jiān)控系統(tǒng)對智能化的要求越來越高，而此系統(tǒng)采用了嵌入式PC104。實時控制性指標(biāo)很好。智能化程度很高，PC104模塊主要特點是采用低功耗嵌入式CPU，集成度高，功能很強(qiáng)，由于它的實時影響能力，可在第一時間內(nèi)把生產(chǎn)信息的各種數(shù)據(jù)，指標(biāo)準(zhǔn)確無誤的反映上來，通過MCGS軟件以報表，圖形的形式顯示出來，因此可視化程度非常高。獨特的硬件“看門狗”能對系統(tǒng)運行情況進(jìn)行監(jiān)視，發(fā)生異常情況，及時采取應(yīng)急措施。

可靠性

工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性方面要求很高，計算機(jī)控制系統(tǒng)在發(fā)生故障和處于死機(jī)狀態(tài)時對企業(yè)的安全性，高效生產(chǎn)方面帶來嚴(yán)重的影響。可靠性主要指控制系統(tǒng)本身要連續(xù)穩(wěn)定運行，一旦系統(tǒng)生產(chǎn)故障是要有保證其安全狀態(tài)的能力。系統(tǒng)采用PC/104標(biāo)準(zhǔn)模塊，具有極好的抗震性，能夠在各種復(fù)雜、惡劣的環(huán)境正常運行；存儲器采用Flash電子盤，不帶硬盤，避免了硬盤的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障；其操作系統(tǒng)Windows CE內(nèi)核具有內(nèi)存管理功能，可以檢查出應(yīng)用程序造成的系統(tǒng)異常，能很好的抑制由于應(yīng)用方面的錯誤而直接破壞系統(tǒng)的危險性，因而比一般監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的可靠性。在通訊上，由通訊口（RS232C或RS422/485）讀寫PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)。將輸入、輸出信號讀出并送到TPC150L內(nèi)存，根據(jù)TPD150L參數(shù)設(shè)置，通訊程序采用的協(xié)議為：

傳輸速率 1200 PPS
起始位數(shù) 1bit
數(shù)據(jù)長度 8bits
偶柱校 1bit
停止位數(shù) 2bits

通訊口讀寫PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)的接口程序（略）。

6、結(jié)束

采用嵌入式MCGS組態(tài)軟件及其平臺，作為良好的上位機(jī)人機(jī)界面，進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC作為下位機(jī)執(zhí)行可靠有效的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性高，在自動化生產(chǎn)設(shè)備中應(yīng)用越來越廣泛