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案例頻道0、引言
FMS是一個(gè)較完善的、高自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。FMS系統(tǒng)一般具備加工、輸送和控制的3個(gè)自動(dòng)化環(huán)節(jié)，而其物料輸送環(huán)節(jié)更是柔性制造系統(tǒng)與其他制造系統(tǒng)的主要區(qū)別，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，在中小批量生產(chǎn)中原材料、工件等的輸送、搬運(yùn)、等待所需輔助時(shí)間占零件生產(chǎn)時(shí)間的90%以上，可見物運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響柔性制造過程。利用Wincc組態(tài)軟件對FMS系統(tǒng)中的物運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，可以通過直觀的界面監(jiān)控來保證物運(yùn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
1、Wincc的簡介與應(yīng)用
SIEMENS公司的WINCC是一個(gè)較為實(shí)用且與SIMATIC產(chǎn)品無縫連接的組態(tài)軟件，其界面友好，功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)控制界面設(shè)計(jì)、硬件組態(tài)、標(biāo)簽歸檔、報(bào)警歸檔、打印歸檔與用戶管理。該軟件，不管是用于單機(jī)簡單工程項(xiàng)目，還是多機(jī)網(wǎng)絡(luò)下的復(fù)雜工程項(xiàng)目，都可以快速的配置和組態(tài)。由于它能夠在Windows標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下利用各種Windows的便利功能，因而可以大量的縮短開發(fā)生產(chǎn)過程的時(shí)間。
Wincc包括六個(gè)主要的編輯器：圖形編輯器、全局腳本編輯器、用戶管理和項(xiàng)目安全編輯器、報(bào)警存檔編輯器、變量存檔編輯器和報(bào)表設(shè)計(jì)編輯器。本文主要運(yùn)用圖形編輯和全局腳本編輯功能，結(jié)合FMS物料貯運(yùn)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行原理, 設(shè)計(jì)出較為美觀的虛擬演示畫面和以PLC驅(qū)動(dòng)的監(jiān)視畫面，使其能任意分步實(shí)現(xiàn)裝卸、貯存、加工控制，而且還可以全自動(dòng)運(yùn)行。
2、虛擬對象FMS物料貯運(yùn)
FMS物料系統(tǒng)主要由托盤庫、加工中心、裝卸站，物料小車等組成。物料小車是運(yùn)輸和交換工件的直接執(zhí)行者，小車通過位置傳感器的精確的定位，發(fā)出信號(hào)通過PLC執(zhí)行指令進(jìn)行相應(yīng)操作。
通過Wincc可以對FMS物料貯運(yùn)過程進(jìn)行虛擬仿真，通過編寫相應(yīng)程序進(jìn)行虛擬演示可模擬FMS物料系統(tǒng)的運(yùn)行過程。同時(shí)通過上位機(jī)與PLC之間的通信，不需親臨現(xiàn)場就可以通過利用Wincc建立的仿真界面平進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并指導(dǎo)操作。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3、畫面設(shè)計(jì)與軟件控制
通過Wincc圖形編輯器設(shè)計(jì)畫面來展現(xiàn)現(xiàn)場流水線操作畫面，在全局腳本中對編寫相應(yīng)的，編寫實(shí)時(shí)PLC控制程序，以實(shí)PC機(jī)與PLC之間的信號(hào)傳送。下面為Wincc的程序流程圖
3.1畫面的設(shè)計(jì)
主畫面分為自動(dòng)演示畫面與手動(dòng)操作畫面，自動(dòng)演示畫面讓初用者能了解這一系統(tǒng)的加工過程，手動(dòng)畫面就是通過畫面上的命令按鈕發(fā)出命令，通過PLC執(zhí)行命令進(jìn)行相應(yīng)的操作。圖2顯示了自動(dòng)演示的畫面。相應(yīng)的各部件通過編輯功能來制作畫面和設(shè)定屬性。
圖2
3.2 畫面動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)
Wincc畫面上的對象通過已編寫的C語來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，若給“on/off”（開始/停止）屬性中“Events”下的鼠標(biāo)事件編寫以下程序：
#include "apdefap.h"
void OnLButtonDown(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName, UINT nFlags, int x, int y)
{if (GetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName))
//當(dāng)收到對象信號(hào)時(shí)，執(zhí)行程序
{SetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName,0); // 設(shè)置對象為0，
SetVisible(lpszPictureName,"pannel",0); //使"pannel"顯示“0”狀態(tài)
}
else
{SetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName,1); //設(shè)置對象為1，
SetVisible(lpszPictureName,"pannel",1); } // 使"pannel"顯“1”狀態(tài)
}
從而實(shí)現(xiàn)圖2中各個(gè)開關(guān)按鈕的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工控制整個(gè)物料系統(tǒng)的運(yùn)作。（圖3所示）
圖3
3.3 PLC控制
外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算，處理后送到輸出輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。
本文應(yīng)用三菱FX2N系列可編程控制器。三菱公司生產(chǎn)的FX系列可編程控制器是高性能整體式結(jié)構(gòu)的小型PLC，它由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊組成。基本單元內(nèi)由CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出(I/O)等組成。每個(gè)PLC控制系統(tǒng)必須具有一個(gè)基本單元，擴(kuò)展單元中有電源，而擴(kuò)展模塊內(nèi)部無電源，由基本單元和擴(kuò)展單元提供，但可利用擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊來增加I/O點(diǎn)數(shù)，從而靈活地改變系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)比例，利用特殊功能單元來增加PLC的控制功能。
FX系列PLC系統(tǒng)最大I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，在進(jìn)行PLC控制時(shí)要考慮物料系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)實(shí)際情況，使用或者選用適宜的I/O獲取工控現(xiàn)場數(shù)據(jù)。同時(shí)對監(jiān)控中使用的某些鍵通過中間繼電器進(jìn)行互鎖，以避免數(shù)據(jù)混亂及非法操作。如當(dāng)裝卸站、取毛坯、加工中心、小車運(yùn)行開關(guān)打開，存毛坯關(guān)閉時(shí)，考慮到小車從托盤庫中的取毛坯處取毛坯后，會(huì)把毛坯放在放在了加工中心，因而在裝卸站中取毛坯中沒有意義，存毛坯開關(guān)又沒打開，因而使用中間繼電器以強(qiáng)制裝卸站不動(dòng)作。
4、結(jié)束語
本案利用組態(tài)軟件Wincc實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)中物料運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)視與控制，實(shí)現(xiàn)過程中應(yīng)用嵌入式c語言編程，系統(tǒng)穩(wěn)定、操作方便、界面直觀。同時(shí)也為柔性制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與研究提供了很好的經(jīng)驗(yàn)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 西門子公司的WinCC使用手冊
[2] 田瑞庭主編，《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》[M]，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1994
[3] 鄧子瓊等著，《柔性制造系統(tǒng)建模及仿真》[M]，國防工業(yè)出版社，1993
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)