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本文介紹一種基于微機(jī)為上位機(jī),以PLC為下位機(jī)組成的半自動配料系統(tǒng)在橡膠制品生產(chǎn)中的的應(yīng)用?探討了一種具有靈活性和可擴(kuò)展性的通用半自動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法,可以使用在與此類似的工業(yè)生產(chǎn)線上?
PLC配料系統(tǒng)應(yīng)用概述
工業(yè)生產(chǎn)的自動化和信息化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢?我國中小橡膠制品企業(yè)的橡膠配料生產(chǎn)工藝還停留在人工計(jì)量,無監(jiān)測,無反饋,無歷史記錄的困境中,傳統(tǒng)的配料生產(chǎn)過程中, 先將原料分裝在標(biāo)定的料桶中?配料工人收到每天的生產(chǎn)作業(yè)表后, 將依次對每種原料進(jìn)行稱重?根據(jù)配料的多少, 先計(jì)算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱上進(jìn)行稱重,最后進(jìn)行包裝?在這個(gè)過程中工人工作繁重,出錯(cuò)率高,稱重重量無監(jiān)測,生產(chǎn)數(shù)據(jù)無紀(jì)錄等不能保證企業(yè)的生產(chǎn)工藝?文中以PC機(jī)編程,可編程邏輯控制器(PLC),現(xiàn)場總線技術(shù)等現(xiàn)代工控技術(shù)為基礎(chǔ),開發(fā)了以PC機(jī)為上位機(jī), 以PLC作為下位機(jī)的半自動化橡膠配料系統(tǒng)?在整個(gè)生產(chǎn)過程中,一旦生產(chǎn)計(jì)劃制定完成,計(jì)算機(jī)將按照計(jì)劃對每種原料進(jìn)行稱重,不再需要人工來干預(yù)?在這個(gè)過程中工人只是進(jìn)行取料,由計(jì)算機(jī)通過電子稱發(fā)來的數(shù)據(jù)校核重量,減輕了工人的工作負(fù)擔(dān),提高了工作效率?
1 橡膠配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在這個(gè)系統(tǒng)中, 裝有各種原料的料桶安裝在貨架上?料桶背面裝有氣缸和電磁閥,料桶由氣缸推動,當(dāng)電磁閥接收到PLC指令后打開,將料桶從貸架上推出,工人這時(shí)才能從料桶中取料?PLC一方面與上位機(jī)通信, 接收指令,一方面發(fā)送指令到各個(gè)電磁閥,控制每個(gè)料桶的進(jìn)出?上位機(jī)PC發(fā)揮了計(jì)算機(jī)超強(qiáng)的計(jì)算處理能力和海量的存儲能力,根據(jù)管理員的要求制訂每天的工作計(jì)劃,生成每種稱重成分的標(biāo)準(zhǔn)重量和稱重次序?避免了工人在計(jì)算上的失誤?稱重程序開始后,工人進(jìn)行取料,放入電子稱稱重?當(dāng)稱量不合格時(shí),計(jì)算機(jī)啟動警告線程,這時(shí)下一個(gè)成分料桶不能打開, 只有當(dāng)重量合格后計(jì)算機(jī)才打開下一個(gè)料桶?此時(shí)計(jì)算機(jī)才將合格的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存?這個(gè)過程保證了生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性,同時(shí)省去了工人查找下一個(gè)成分的工序,提高了生產(chǎn)效率?
2 配料控制系統(tǒng)的功能分析與架構(gòu)
上位機(jī)測控系統(tǒng)是整套PLC配料系統(tǒng)的指揮和中樞系統(tǒng)?一般大型的DCS系統(tǒng)會采用組態(tài)軟件如Intouch,KingView等來制作上位機(jī)程序畫面?但是,組態(tài)軟件價(jià)格昂貴, 另一方面組態(tài)軟件模塊式的搭建方式不能保證模塊間的無縫集成,系統(tǒng)的高效率,用戶的特殊要求等需求?所以在本系統(tǒng)中采用VisualC++6.0來開發(fā)上位機(jī)軟件, 因?yàn)榕淞舷到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)類別比較單一和簡單,所以數(shù)據(jù)庫采用ACCESS[1]?本配料控制系統(tǒng)的功能主要有以下幾個(gè)方面?
2.1 通信功能
現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的問題,歸納起來就是3C(control,calculate,communicate),這三個(gè)方面的問題?在本配料系統(tǒng)的通信協(xié)議中,采用工業(yè)上普通使用的MODB-US協(xié)議和RS-485總線?涉及到通信的幾個(gè)硬件模塊是電子稱,PC機(jī),PLC控制器.PC與PLC采用RS-485總線的電氣規(guī)則,PC與電子稱采用RS-232總線的電氣規(guī)則,由于PC機(jī)的串口接口一般為RS-232的接口, 所以在PC與PLC通信時(shí)需要做電平轉(zhuǎn)換?在本系統(tǒng)中,PC與PLC是一個(gè)單向的通信,即PC向PLC寫數(shù)據(jù)?每次發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)包含以下個(gè)字節(jié),按照MODBUS的規(guī)定,第1個(gè)字符是站號;第2個(gè)是功能碼,因?yàn)槭菍憯?shù)據(jù),所以本系統(tǒng)中的功能碼都是”05”;第3個(gè)字符是地址值,在本系統(tǒng)中一共有50個(gè)料桶,每一個(gè)料桶都有一對應(yīng)的地址值;第4個(gè)字符是數(shù)值,當(dāng)賦值為0xffff時(shí)為電磁閥開,賦值為0x0000時(shí)電磁閥為關(guān)閉;最后一個(gè)字符為CRC校驗(yàn)碼?因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中的通信比較簡單,所以CRC校驗(yàn)采用的是查表算法?通信中的每幀數(shù)據(jù)格式如下:
2.2 數(shù)據(jù)采集處理存儲功能
本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來自于電子稱?在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)采集線程?當(dāng)系統(tǒng)工作后,采集線程就一直等待串口數(shù)據(jù)輸入?當(dāng)有串口消息后,系統(tǒng)從采集線程切換到處理線程?在處理線程中,系統(tǒng)先從數(shù)據(jù)庫讀入當(dāng)前成分的上限值和下限值, 如果串口讀入值大于上限值或小于下限值, 那么系統(tǒng)將對所有料桶發(fā)送關(guān)斷信號,這時(shí)工人將無法進(jìn)行下一種成分的稱量?直到稱重值在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),系統(tǒng)將稱量值寫入數(shù)據(jù)庫,作為當(dāng)日的生產(chǎn)記錄?同時(shí),開啟下一個(gè)料桶?VC中提供了多種方法來訪問數(shù)據(jù)庫,本系統(tǒng)采用ActiveX數(shù)據(jù)對象中的ADO模型來對Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問, 用SQL語句來實(shí)現(xiàn)操作?比如,插入數(shù)據(jù)到生產(chǎn)記錄表格中的示例代碼如下:voidCMyCode::OnBtn_ChaXun(){m_p.CreateInstance(__uuidof(Recordset));//m_p是數(shù)據(jù)庫操作的指針try{m_p->Open(＂SELECT*FROMTable＂,//選擇數(shù)據(jù)庫中Table這張表格進(jìn)行操作
theApp.m_pConnection.GetInterfacePtr(),adOpenDynamic,adLockOptimistic,adCmdText);m_p->MoveFirst();//將指針指向第一個(gè)字段m_p->PutCollect(＂pfbz＂,_variant_t((LPCSTR)_bstr_t(x)));//SQL語句中的插入命令}在本系統(tǒng)中, 設(shè)計(jì)一個(gè)專用的類來實(shí)現(xiàn)每日數(shù)據(jù)的重現(xiàn)?對每天的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以采用柱形圖,餅圖來形象的顯示?系統(tǒng)和EXCEL可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,每天作業(yè)完成后,將ACCESS表單中保存的數(shù)據(jù)傳給EXCEL,在EXCEL中完成一張當(dāng)日生產(chǎn)記錄的報(bào)表,打印的工作放在EXCEL中來完成?
3 測控系統(tǒng)的特點(diǎn)
本系統(tǒng)運(yùn)用了面向?qū)ο蟮木幊趟枷?MODBUS通信協(xié)議,基于ADO的數(shù)據(jù)庫訪問操作方式等技術(shù)?PLC配料系統(tǒng)中的各個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)了封裝, 其中幾個(gè)主要的功能模塊設(shè)計(jì)了與其對應(yīng)的類,在這些類當(dāng)中,一些可能改造的行為函數(shù)做成了虛函數(shù), 提供了方便的接口,經(jīng)少量修改和擴(kuò)展就可以應(yīng)用在不同的配料生產(chǎn)中?所以本系統(tǒng)具備擴(kuò)展性強(qiáng),布線工作量小,安裝調(diào)試簡單,投資小,性價(jià)比高等特點(diǎn)[2]?
4 結(jié)論
橡膠配料控制系統(tǒng)投入應(yīng)用這一年多時(shí)間里, 大大提高了工人的工作效率,?PLC配料系統(tǒng)運(yùn)行后,企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控,橡膠制品生產(chǎn)情況也實(shí)現(xiàn)了有據(jù)可查, 配料系統(tǒng)的投入給公司增加了經(jīng)濟(jì)效益, 對于企業(yè)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)也有很大的促進(jìn)作用?

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