PLC及嵌入式MCGS组态软件在输送线升降机中的应用

引言

工业自动生产线应用非常普遍,一般生产线的长度是有限的,为把物料从一条生产线搬运到另一条生产线上,常常采用输送线升降机,以提高生产效率。本文以FX-ON系列可编程控制器为例,介绍PLC在输送线升降机中的应用,这种FX-ON系列PLC机以其最优的性能价格比受到用户的关注,在改造旧设备、生产线以及替代进口产品方面,取得了很好的经济效益。特别是配上嵌入式全中文MCGS组态软件,可迅速构成下位机监控系统,运行于WinCE嵌入式实时操作系统,内置流程图功能,有庞大的标准工业器件设备图形库,支持各类型PLC等硬件设备,可以完成复杂逻辑控制,并可根据实际工况灵活组态。经生产实践表明,该输送线升降机设计思路正确,运行可靠,能达到实际生产应用的要求。

1、升降机结构图与工作原理

该单元由升降梯与立体仓库二部分组成,升降梯由升降台和链条提升部分组成,由步进电机做驱动电源,由光栅尺对升降梯上升或下降的高度进行准确的定位。

1所示为传送线升降机结构图,工作原理如下:工件由传送线送至一楼升降梯机内;工件送达二楼后,升降梯上的传感器检测到工件进入时,升降梯上的传送电机停止工作,工件由动力辊道接出,再送入二楼辊道至二楼传送线,最后进入仓库;仓库的传感器检测到工件进入后,传送电机停,同时升降梯开始下降,回到初始位置,等待下一个工件;整个系统以PLC为主要控制元件,设有手动/自动两种控制方式。

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2PLC选择及软、硬件设计

1)采用24V直流电源,型号选FXon40MR,输入为24点继电器接点,输出为16点,外部输入电源在机内,内存程序循环扫描控制,处理速度平均为5UμS/bit,程序容量950kbyt

2)在外围设备方面,采用便携式编程器FX-10P/20P或采用RS232通信或RS485通信方式,与上位机连接,外部输入设备有行程开关,按钮和电磁阀等。

3)编制程序时,要使用外部输入相应的端子设备号:外部输入接点闭合,操作指示灯亮,输出断开,操作指示灯灭。

4)时间定时器当前值设为0,定时器的点数为246,预置值0.13276.7s0.01327.67s,选用T0T1等时间继电器。

3、电气控制系统设计

1)根据检测单元的检测情况,若检测到的工件为合格产品,则运行至此站,升降梯上的传感器检测到工件,升降梯上的传送电机停,通过步进电机驱动使步进电机转动,经齿轮齿条使升降梯带动工件上升。

2)根据前面的检测结果,使用计数器,若为金属销钉且为第一个工件则升降梯上升至二层时停止,启动升降梯和二层上的传送电机,将工件送入,二层传感器检测到工件进行延时2s后,此层传送电机停。步进电机反方向转动,升降梯下降到初始位置,准备运送下一个工件。

3)根据计数器,若为金属且为第二个工件。升降梯仍重复上面的动作,将工件送入二层。

4)根据计数器,若为金属且为第三个工件,(在程序中认为每层可装两个工件)升降梯则带工件自动进入三层。以后依次装入工件。

5)若为尼龙销钉且为第一个工件,则升降梯带动工件先垂直上升至二层,然后启动水平电机带动升降梯水平动作,当碰到水平的内限位开关时停止水平动作,启动升降梯和二层上的传送电机,将工件送入,二层传感器检测到工件进行延时2s后,此层传送电机停。水平电机反方向转动,回到外层碰到外限位停,然后启动步进电机使其反方向转动,升降梯下降时碰到底层限位停,回到初始位置,准备运送下一个工件。

6)若为尼龙销钉且为第二个工件则重复上一步。

7)若为尼龙销钉且为第三个工件,则重复上面步骤,升降梯带动工件先垂直上升至二层,然后水平移动,碰到内层限位时,水平电机停,此时升降梯带动工件继续上升至三层,将工件送入后,启动水平电机,升降梯进行反方向的水平动作,碰到外限位时,水平电机停,步进电机继续工作,带动升降梯下降至初始位置。以后工件依次装入。

8)按设计思路编制程序框图如图2所示。

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2程序框图

9)用基本指令有LDSETRSTANDOUTRETEND和功能指令FROM

10)用外围设备——便携式编程器FX-10P/20P或电脑的PLC软件将其梯形图程序用可写的形式将指令写入,输入后PLC就按设计思路准确地完成各种操作。利用编程器或电脑的三菱PLC软件还可以完成每一条程序的读出,搜索所需要的输入/输出记号或指令,并可以检查写入的程序中有无语法错误,正确无误且用强制输出可以测试运行。

4、监控系统设计

MCGS组态软件可根据司机情况增加、裁减相应的内容,可以组态出动画窗口、曲线、报表等,并可以设置用户权限、安全级别。其结构有主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成,如图3所示。

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全中文工控软件MCGS是一套基于Windows平台,快速构成上位机监控系统的组态软件,可运行于MicrosoftWindows95\98\ME\NT\2000等操作系统,有庞大的标准的工业器件、设备、图形库,支持各类型PLC可编程器等硬件设备,其软件使用简单,操作方便。共设计了5个界面,分别是:主界面、流程监控、故障报警、报表输出、操作规程。设计中对于I/O的配置选用串行口配置,选择串行口COM1,则弹出设置配置向导,选择PLC设备系列。

设计中动画连接命令语言为IF-ELSE-THEN。通过设置脚本程序可以形成一个按时间循环运行方式的过程。另外运用组态软件进行动画调试运行,会排除现场中很多问题,可对PLC的梯形图程序进行检测,大大缩短了现场调试周期,使设备运行可靠性大大增加。

5、系统特点

智能化

监控系统对智能化的要求越来越高,而此系统采用了嵌入式PC104。实时控制性指标很好。智能化程度很高,PC104模块主要特点是采用低功耗嵌入式CPU,集成度高,功能很强,由于它的实时影响能力,可在第一时间内把生产信息的各种数据,指标准确无误的反映上来,通过MCGS软件以报表,图形的形式显示出来,因此可视化程度非常高。独特的硬件看门狗能对系统运行情况进行监视,发生异常情况,及时采取应急措施。

可靠性

工业监控系统在可靠性方面要求很高,计算机控制系统在发生故障和处于死机状态时对企业的安全性,高效生产方面带来严重的影响。可靠性主要指控制系统本身要连续稳定运行,一旦系统生产故障是要有保证其安全状态的能力。系统采用PC/104标准模块,具有极好的抗震性,能够在各种复杂、恶劣的环境正常运行;存储器采用Flash电子盘,不带硬盘,避免了硬盘的旋转机械故障;其操作系统WindowsCE内核具有内存管理功能,可以检查出应用程序造成的系统异常,能很好的抑制由于应用方面的错误而直接破坏系统的危险性,因而比一般监控系统具有较高的可靠性。在通讯上,由通讯口(RS232CRS422/485)读写PLC的内部数据。将输入、输出信号读出并送到TPC150L内存,根据TPD150L参数设置,通讯程序采用的协议为:

传输速率1200PPS

起始位数1bit

数据长度8bits

偶柱校1bit

停止位数2bits

通讯口读写PLC的内部数据的接口程序(略)。

6、结束

采用嵌入式MCGS组态软件及其平台,作为良好的上位机人机界面,进行系统的监控和管理,PLC作为下位机执行可靠有效的控制,系统结构简洁,可靠性高,在自动化生产设备中应用越来越广泛。

 

关键词: PLC   嵌入式MCGS        

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