畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC裝配現(xiàn)場自動化管理系統(tǒng)

1、目 錄摘 要.iabstract .ii引言41 工藝過程及控制要求.51.1裝配現(xiàn)場自動化管理工藝流程51.1.1 用途51.1.2 意義.51 .1 .3 設(shè)備選取.51.1.4 車間流程圖51.2 控制要求.61.2.1 按鈕與燈.61.2.2系統(tǒng)的整體運(yùn)行.61.2.3 plc的設(shè)計.71.2.4 端子接線圖.82 設(shè)計部分.102 .1 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟.102 .2 控制系統(tǒng)的配置方案.112 .2 .1 plc特點(diǎn)及應(yīng)用.112 .2 .2可編程控制器的選型.112 . 3硬件設(shè)計.152.3.1電氣原理圖 . 152.3.2 i/o點(diǎn)分配.162.4軟件設(shè)計.172.4.1流

2、程方框圖.162.4.2 sam工位綠燈及按鈕梯形圖設(shè)計.182.4.3 sam工位藍(lán)燈及按鈕梯形圖設(shè)計.202.4.4 sam工位黃燈及按鈕梯形圖設(shè)計.222.4.5 sam工位紅燈及按鈕梯形圖設(shè)計.242.5 組態(tài)王設(shè)計272.5.1組態(tài)王介紹272.5.2監(jiān)控住界面的設(shè)計282.5.3主視窗設(shè)計.312.3.4實(shí)時數(shù)據(jù)的線性顯示.322.5.5歷史趨勢曲線332.3.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計.353 通訊連接354 整體調(diào)試40結(jié)論.42注 釋.43參考文獻(xiàn).44致 謝45引 言工廠生產(chǎn)過程自動化管理是指用自動裝置或系統(tǒng)控制來管理生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程, 它集計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、激光技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)之

3、大成。一般認(rèn)為,工廠自動化管理是指利用計算機(jī)充分掌握從接受訂貨開始, 到產(chǎn)品發(fā)貨結(jié)束之間所有生產(chǎn)活動的復(fù)雜信息流，并對生產(chǎn)系統(tǒng)整體進(jìn)行高度管理和控制的自動化過程。在整個工廠生產(chǎn)過程中，零部件的裝配扮演著重要的角色，因?yàn)榱悴考难b配直接決定了整個產(chǎn)品的質(zhì)量。裝配過程的特點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中完成從零件到部件再到整機(jī)的裝配過程，在這種生產(chǎn)過程中，每一種零件的質(zhì)量、配件之間的裝配質(zhì)量以及生產(chǎn)線裝配現(xiàn)場的各種狀態(tài)和指令信息，都最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量和裝配效率?，F(xiàn)代化裝配線要求既能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動化生產(chǎn)，又能實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔性化，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理，是必不可少的，如何高效快速地采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和監(jiān)控裝配過程就

4、顯得尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展，其強(qiáng)大的功能已經(jīng)被人們認(rèn)識。使用自動化管理系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管理，具有著人工管理無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它檢索迅速、方便查找、可靠性高、數(shù)據(jù)存儲量大、存儲時間長等，可減少更多的人力物力，這些都能極大地提高整個裝配企業(yè)生產(chǎn)的效率，同時也是裝配型企業(yè)與世界接軌的重要條件。因此，開發(fā)一個自動化管理系統(tǒng)是有必要的，具有其特有的技術(shù)意義和管理意義。1 工藝過程及控制要求1.1 裝配現(xiàn)場自動化管理工藝流程1.1.1 用途本項(xiàng)目通過利用組態(tài)王和plc （programmable logic controller）完成對裝配現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)

5、處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、曲線和報表輸出、企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統(tǒng)功能。1.1.2 意義中國作為一個制造大國，其中裝配型企業(yè)占有很大的比重和規(guī)模，裝配型企業(yè)的特點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中完成從配件到部件再到整機(jī)的裝配過程，在這種生產(chǎn)過程中，每一種配件的質(zhì)量、配件之間的裝配質(zhì)量問題等都是最終影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，如何實(shí)時、有效地獲得裝配線上的質(zhì)量數(shù)據(jù)顯得尤為重要。 實(shí)施質(zhì)量管理系統(tǒng)，提高質(zhì)量管理水平，對提高企業(yè)的市場競爭能力具有重要意義。在收集質(zhì)量管理系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時，在質(zhì)量檢測部門，可以通過計算機(jī)的現(xiàn)場管理系統(tǒng)的錄入界面來獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)，但是在車間的生產(chǎn)線上

6、，工作環(huán)境和成本決定了不可能在每個質(zhì)量檢測工位擺放計算機(jī)來錄入質(zhì)量數(shù)據(jù)，因此研究如何快速、有效、低成本地獲得現(xiàn)場質(zhì)量數(shù)據(jù)十分必要。本文將以典型的裝配型企業(yè)為例，分析如何采集生產(chǎn)線現(xiàn)場質(zhì)量數(shù)據(jù)。1.1.3 設(shè)備選取 可編程邏輯控制器，計算機(jī)及組態(tài)軟件，掃描條碼儀，塔形燈，按鈕。1.1.4車間流程圖裝配零件從首個裝配工位sam進(jìn)入裝配現(xiàn)場，工件按照裝配順序送達(dá)每個工位，安裝完畢后，送到下一個工位進(jìn)行組裝。組裝零件時通過工人按下不同顏色的按鈕，使得相對應(yīng)顏色的燈的亮滅，通知工作人員解決相應(yīng)問題。 在sam和sae兩個工位上，工人將對零件外包裝進(jìn)行拆除，拆除完畢后，送達(dá)到st工位進(jìn)行零件退磁,然后依次

7、送到oa進(jìn)行零件清洗，as工位進(jìn)行零件合套，asm檢查游隙,ctr終檢，gb退磁，清洗，opt防銹，最后送到pk工位進(jìn)行整個零件的整體包裝。在整個的裝配過程中，零件的運(yùn)送工作由相應(yīng)的工作人員完成。圖1-1 車間平面圖圖說明:每個燈的位置有一個模擬圖形（當(dāng)前十個，預(yù)留二個空位）。當(dāng)組裝單元開始時，系統(tǒng)自動比較需要備件和現(xiàn)有備件的數(shù)量，當(dāng)所需備件數(shù)量不夠時，橙色燈亮。當(dāng)所需數(shù)量低于安全數(shù)量時，系統(tǒng)黃色燈亮。1.2 控制要求1.2.1 按鈕與燈由于本系統(tǒng)有很多按鈕和燈，所以要考慮到按鈕與燈的配合，不能讓它們發(fā)生沖突，否則現(xiàn)場會發(fā)生現(xiàn)場生產(chǎn)事故。編程時一定要注意，考慮全面，系統(tǒng)自動運(yùn)行時 ，啟動按鈕的

8、同時要打開相應(yīng)顏色的燈，并且不能因?yàn)閱T工的誤操作而引起燈亮。1.2.2 系統(tǒng)整體運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行包括是以下幾個方面：1)正常運(yùn)行：正常運(yùn)行時，工人按下綠色按鈕，監(jiān)控機(jī)上對應(yīng)工位綠色的燈亮起；2）緊急情況：有緊急情況發(fā)生時，工人需按下紅色按鈕，監(jiān)控機(jī)上對應(yīng)工位紅燈亮起，負(fù)責(zé)人及時趕到現(xiàn)場處理相關(guān)問題；3）備件用光：備件用光后，工人按下黃色按鈕，監(jiān)控機(jī)上對應(yīng)工位黃燈亮起，庫管立刻向備件用光的工位提供備件；4）備件將用光：備件將要用光，工人按下藍(lán)色按鈕，監(jiān)控機(jī)上對應(yīng)工位藍(lán)色燈亮起，庫管及時向備件將要用光的工位提供備件。1.2.3 plc的設(shè)計圖1-2 plc連接圖plc不僅要起到對不同工位不同按鈕和燈之

9、間的合理配合，并且要利用計數(shù)功能，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲。在設(shè)計上，plc按鈕和燈相連接，利用plc的計時器，統(tǒng)計各個燈的亮滅時間。1.2.4 端子接線端子與plc的輸入通道相連，作為輸入設(shè)備。在plc的柜上可以直接看到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也會被顯示在組態(tài)王組態(tài)軟件中，能及時的監(jiān)測到數(shù)據(jù)，然后自動控制系統(tǒng)運(yùn)行，或者人工操作，使參數(shù)變?yōu)檎Ｖ?。以tb01sam端子為例，x0000端口接綠色按鈕，x0001端口接紅色按鈕，x0002端口接藍(lán)色按鈕，x0003端口接黃色按鈕；y100000與綠燈連接，y10001與紅燈連接，y100002與藍(lán)燈連接，y100003與黃燈連接。 圖1-3 端子接

10、線圖1 圖1-4 端子接線圖2 圖1-5 端子接線圖32 設(shè)計部分2.1系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟1) 深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求 2）此項(xiàng)目是在裝配現(xiàn)場工作開始時，各個工位之間，通過按鈕與不同顏色的燈的配合，使裝配工作達(dá)到緊密的結(jié)合，從而提高裝配工作的工作效率，增進(jìn)配件的質(zhì)量水平。裝配現(xiàn)場自動管理系統(tǒng)，可以在組態(tài)王組態(tài)軟件下可監(jiān)視運(yùn)行狀況，還可以對參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，控制各個按鈕與燈的開關(guān)，啟動或停止。a) 確定 i/o 設(shè)備根據(jù)被控對象對 plc 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有紅、黃、綠、藍(lán)各個按鈕等，常用的輸出設(shè)備有指示燈。 b) 分配 i/o

11、點(diǎn)分配 plc 的輸入輸出點(diǎn)，編制出i/o分配表并畫出i/o端子的接線圖。然后進(jìn)行 plc 程序設(shè)計和控制柜設(shè)計。 c) 硬件連接此步驟很關(guān)鍵，如果硬件沒有調(diào)通就沒法往下進(jìn)行。接線時一定要接的牢固，外界有很多因素能破壞到硬件設(shè)備，尤其是端子與線的接觸點(diǎn)，如果出現(xiàn)松動，就會無法接受或發(fā)送信號，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行。d) 測試i/o點(diǎn)將測試程序輸入 plc ，先進(jìn)行測試工作。因?yàn)樵跊]有去現(xiàn)場之前，應(yīng)先在控制柜中進(jìn)行測試，確定i/o點(diǎn)是否連接正確，各個工序?qū)?yīng)的信號燈是否正確。因此在將 plc 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行測試，以硬件安裝錯誤。在現(xiàn)場調(diào)試時，先用手動控制調(diào)試，檢驗(yàn)是否滿足控制要求和

12、燈的開關(guān)是否正確，例如：按動按鈕使輸入信號進(jìn)入調(diào)試程序，在 plc 上可看到反饋信號。e) 手動運(yùn)行程序?qū)⒊绦蜉斎?plc ，運(yùn)行時，用手動開關(guān)控制按鈕，這樣可以不用等一套循環(huán)的運(yùn)行時間就能很方便的看到控制的結(jié)果，看看程序是否滿足控制要求。f) 自動運(yùn)行程序手動運(yùn)行后，確定系統(tǒng)能自動完成一套循環(huán)，且能繼續(xù)自動進(jìn)入下一套循環(huán)，則表明程序沒有問題。根據(jù)工藝流程圖和控制要求設(shè)計出梯形圖。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，使之前后不矛盾，要考慮到保護(hù)電氣設(shè)備g) 運(yùn)行系統(tǒng)手動，自動調(diào)試完成后，程序沒有錯誤，向plc上傳程序，讓系統(tǒng)自動運(yùn)行

13、兩次，達(dá)到裝配現(xiàn)場的監(jiān)控目的。最后，還要檢驗(yàn)現(xiàn)場監(jiān)控是否合格，如果不合格，則還應(yīng)在組態(tài)王組態(tài)軟件中重新設(shè)置某些參數(shù)，使其達(dá)到監(jiān)控的目的。2.2控制系統(tǒng)的配置方案2.2.1 plc特點(diǎn)及應(yīng)用可編程控制器（programmable logic controller）是計算機(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有

14、了計算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、順序(步進(jìn))控制，還具有了模擬量控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。由于可編程控制器可通過軟件來改變控制過程，并且編程簡單，同時采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，易于擴(kuò)展和拆裝，因而具有體積小，功耗低，可靠性高，組裝維護(hù)方便，控制功能完善和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，成為當(dāng)今自動化電氣控制的主流。2.2.2 可編程控制器的選型1.本設(shè)計的主要控制過程是利用可編程控制器的輸入、輸出模塊來控制按鈕及燈。本系統(tǒng)供控制采用的是日本歐姆龍公司的plc，機(jī)器型號為cpm2ah-60cdr-a。其特性簡介如下：1.cpm2a為系統(tǒng)

15、提供了眾多的功能高速計數(shù)器能方便地測量高速運(yùn)動的加工件。同步脈沖控制可方便地調(diào)整時間。帶高速掃描和高速中斷的高速處理?？煞奖愕嘏comron的pt相連接，為機(jī)器操作提供一個可視化界面。小機(jī)殼內(nèi)匯集了先進(jìn)的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)。為食品包裝行業(yè)，傳送設(shè)備和緊湊型設(shè)備的制造商提供更優(yōu)越的性能和更高的附加值。通過脈沖輸出可實(shí)現(xiàn)許多基本的位置控制?？蛇M(jìn)行分散控制和模擬量控制。2.價格低廉cpm2a的價值在于它具有非常卓越的性能價格比。3.緊湊型設(shè)計能安裝在任何地方機(jī)器設(shè)備的小型化對安裝在控制板或機(jī)器內(nèi)的plc也提出了節(jié)省空間的要求。plc規(guī)格介紹項(xiàng)目60點(diǎn)cpu單元電源電壓交流電源ac100240v，50/6

16、0hz直流電源dc24v允許電源電壓交流電源ac85264v直流電源dc20.4v26.4v消耗電力交流電源60va以下直流電源20w以下浪涌電流交流電源60a以下直流電源20a以下外部供給電源（僅交流型號）供電電壓24vdc供輸出容量300ma絕緣阻抗20m以上（dc500v）外部電源ac端子與所有端子之間耐壓ac2300v，50/60hz，1分鐘,外部電源ac端子和所有端子之間，漏電六：10ma以下抗干擾性抗干擾性：1500vp-p:脈沖寬度：0.11s;上升延1ns(通過模擬干擾）抗振抗振：1057hz;振幅0.075mm;57150hz,加速度9.8m/s2,在x,y,z方向各80分鐘

17、（每次振動8分鐘實(shí)驗(yàn)次數(shù)10次=合計80分鐘）耐沖擊147m/s2,在x,y,z方向各3次環(huán)境溫度使用：055保存：-2075環(huán)境濕度10%90%（不結(jié)露）氣體環(huán)境無腐蝕性氣體端子螺絲尺寸m3電源保持交流電源：最小10ma直流電源：最小2mscpu單元重量交流形式800g以下直流形式700g以下擴(kuò)展i/o單元重量20點(diǎn)單元：300g以下8點(diǎn)輸入單元：250g以下8點(diǎn)輸出單元：200g以下模擬量i/o單元：200g以下compobus/si/o鏈接單元：200g以下項(xiàng)目規(guī)格控制方式存儲程序方法i/o控制方式循環(huán)掃描直接輸出(通過iorf(97)即時刷新處理)編程語言梯形圖指令長度1步/1指令,1

18、5字/1指令指令基本指令:14種特殊指令:105種,185條執(zhí)行時間基本指令:0.64s(ld指令）特殊指令:7.8s(mov指令）程序容量4096字最大i/o點(diǎn)數(shù)cpu單元30點(diǎn)帶擴(kuò)展i/o單元最大100點(diǎn)輸入位ir00000ir00915(不使用的輸入位可用作工作位)輸出位ir00000ir01915(不使用的輸出位可用作工作位)工作位928位:ir02000ir04915和ir200000ir22715(ir200227ch)特殊位(sr區(qū))448位:sr22800sr25515(ir228225ch)暫存位(tr區(qū))8位:(tr0tr7)保持位(hr區(qū))320位:hr0000hr191

19、5(hr0019ch)輔助位(ar區(qū))384位:hr0000hr2315(ar0023ch)鏈接位(lr區(qū))256位:hr0000hr1515(hr0015ch)定時器/計數(shù)器256位定時器/計數(shù)器(tim/cnt000cnt255)1ms定時期：tmhh（）10ms定時期：tmhh（15）100ms定時期：tim1s/10s定時期：timl（）減法記數(shù)：cnt可逆記數(shù)：cnt（12）數(shù)據(jù)內(nèi)存讀寫：2048字（dm0000dm2047）只讀：456字（dm6144dm6599）pc設(shè)定：56字（dm6600dm6655）出錯標(biāo)志存儲于dm2000dm2021基本中斷中斷處理外部中斷：4（分為外

20、部中斷輸入（計數(shù)模式）和快速響應(yīng)輸入）內(nèi)部定時器中斷1（單觸發(fā)模式或定時中斷模式）高速計數(shù)器高速計數(shù)器一個高速計數(shù)器：20khz單相或5khz雙相（線性計數(shù)模式）計數(shù)器中斷：1（設(shè)定值比較或設(shè)定值范圍比較）中斷輸入(計數(shù)器模式)4點(diǎn)輸入（分為外接中斷輸入（計數(shù)器模式）和快速響應(yīng)輸入）計數(shù)器中斷：4（分為外部中斷輸入和快速響應(yīng)輸入）脈沖輸出2點(diǎn)沒有加速/減速，每個1010khz，并且沒有方向控制1點(diǎn)帶有波形加速/減速，每個1010khz，并且有方向控制2點(diǎn)帶有pwm（-）的可調(diào)脈寬比（僅晶體管輸出型具有此功能，繼電器輸出型無該功能）同步脈沖控制1點(diǎn)：可通過合并高速計數(shù)器和脈沖輸出并將輸入脈沖的頻

21、率乘以一個特殊的系數(shù)，得到一個輸出脈沖/（僅晶體管輸出型具有此功能，繼電器輸出型無該功能）快速響應(yīng)輸入4點(diǎn)（最小輸入脈沖寬幅0.05ms)模擬控制2點(diǎn)，設(shè)定范圍（0200）輸入時間常數(shù)可為所有輸入點(diǎn)數(shù)進(jìn)行設(shè)定(1ms,2ms,3ms,5ms,10ms,20ms,40ms,80ms,默認(rèn)設(shè)置10ms)時鐘功能顯示年，月，日，星期，小時，分鐘和秒（電池后備）通信功能內(nèi)置外設(shè)端口：支持上位鏈接，外設(shè)總線，無協(xié)議鏈結(jié)和編程器連接。內(nèi)置rs-232c端口:支持上位鏈接，無協(xié)議鏈接，1：1nt鏈接。擴(kuò)展單元所附帶的功能模擬量i/o單元：提供2路模擬量輸入，1路模擬量輸出。compobus/si/o鏈接單元

22、：作為一個compobus/s從單元提供8點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出。斷電保持功能斷電時，ar區(qū)域，程序內(nèi)容，cnt,讀寫dm區(qū)域中的內(nèi)容能保存存儲器后備快閃存儲器，用戶程序，只讀dm區(qū)和pc設(shè)置，電池后備，讀/寫dm區(qū)，hr區(qū)，ar區(qū)和記數(shù)器值由電池提供后備（電池壽命約為5年）自我診斷功能cpu異常（watchdogtimer),i/o總線異常，存儲器異常，電池異常程序檢查在運(yùn)轉(zhuǎn)開始時檢查無end指令和程序錯誤2.3硬件設(shè)計2.3.1電氣原理 圖2-1 電氣原理圖見圖2-1：可以看出plc額定電壓為220v，其余的是額定電壓值為22v的接線端子。r3和n3接到變壓器上，變壓器將220v電壓轉(zhuǎn)為22v電

23、壓與端子線連接，r4和n4通過電源接直與plc相連接。由說明書可以知道各個元器件的額定電流，所以在選擇開關(guān)時要選用比額定值略大的開關(guān)。在總開關(guān)上我們選用10a的開關(guān)，繼電器、變壓器和plc我們都選用6a的開關(guān)。 開關(guān)只是通電與斷電設(shè)備，如果電流過大，使泵超負(fù)荷工作會導(dǎo)致燒壞，不能對設(shè)備起到保護(hù)作用，所以要選擇合適的繼電器，起到保護(hù)電氣設(shè)備的作用?，F(xiàn)在市場上有各種各樣的繼電器，我們所用的是能調(diào)節(jié)額定電流的繼電器，范圍是6a至9a，系統(tǒng)運(yùn)行時可根據(jù)不同狀態(tài)方便調(diào)節(jié)，適應(yīng)性強(qiáng)。繼電器是一種用于過載保護(hù)的元件，當(dāng)超出限定值的電流通過繼電器時會自動斷開電路。所以選擇繼電器時要考慮它的主要參數(shù)，額定值過大

24、，起不到保護(hù)作用，額定值過小，剛接通電源就會分?jǐn)嚯娐罚荒苷９ぷ鳌?.3.2 i/o點(diǎn)分配工位名稱變量名稱地址備注samg按鈕（現(xiàn)場）x00.00r按鈕（現(xiàn)場）x00.01b按鈕（現(xiàn)場）x00.02y按鈕（現(xiàn)場）x00.03g按鈕（上位機(jī)）10.00 r按鈕（上位機(jī)）10.01b按鈕（上位機(jī)）10.02 y按鈕（上位機(jī)）10.03g指示燈（現(xiàn)場）y100.00r指示燈（現(xiàn)場）y100.01b指示燈（現(xiàn)場）y100.02y指示燈（現(xiàn)場）y100.03g指示燈（上位機(jī)）10.07 r指示燈（上位機(jī)）10.08 b指示燈（上位機(jī)）10.09 y指示燈（上位機(jī)）10.10 g曲線（上位機(jī)）dm100

25、r曲線（上位機(jī)）dm102b曲線（上位機(jī)）dm104y曲線（上位機(jī)）dm106g實(shí)時閃動時間（上位機(jī)）dm108r實(shí)時閃動時間（上位機(jī)）dm110b實(shí)時閃動時間（上位機(jī)）dm112y實(shí)時閃動時間（上位機(jī)）dm114g天運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm116天運(yùn)行總時間顯示用r天運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm118天運(yùn)行總時間顯示用b天運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm120天運(yùn)行總時間顯示用y天運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm122天運(yùn)行總時間顯示用g天運(yùn)行次數(shù)（上位機(jī)）dm124r天停頓次數(shù)（上位機(jī)）dm126b天運(yùn)行次數(shù)（上位機(jī)）dm128y天停頓次數(shù)（上位機(jī)）dm130g歷史運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm132每一天的運(yùn)行總時間（0-

26、24：00）r歷史運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm134每一天的運(yùn)行總時間（0-24：00）b歷史運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm136每一天的運(yùn)行總時間（0-24：00）y歷史運(yùn)行時間（上位機(jī)）dm138每一天的運(yùn)行總時間（0-24：00）g歷史運(yùn)行次數(shù)（上位機(jī)）dm140r歷史停頓次數(shù)（上位機(jī)）dm142b歷史運(yùn)行次數(shù)（上位機(jī)）dm144y歷史停頓次數(shù)（上位機(jī)）dm146這個僅是裝配現(xiàn)場sam工位的i/o點(diǎn)分配，還有其他工位，因?yàn)楣ぷ髟硐嗤撐闹袑攸c(diǎn)以sam工位為例，向大家闡述整個系統(tǒng)的工作情況和原理。2.4軟件設(shè)計2.4.1流程方框圖圖2-2 流程方框圖系統(tǒng)由初始化開始，判定有按鍵與否，工作人員通過

27、不同顏色的按鍵，準(zhǔn)確的反應(yīng)工作現(xiàn)場的實(shí)時工作情況，線長由燈的顏色采取相應(yīng)措施。每天的總體信息都會計入當(dāng)天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并且在每天零點(diǎn)時，當(dāng)天的數(shù)據(jù)會自動清零，然后數(shù)據(jù)會自動存入歷史數(shù)據(jù)中。2.4.2 sam工位綠燈及按鈕梯形圖設(shè)計這個是sam工位的梯形圖。這個梯形圖的功能是將綠色按鈕按下后，相對應(yīng)的綠顏色燈亮，代表裝配現(xiàn)場工作正常運(yùn)行。在程序中，我們將按住綠色按鈕時長設(shè)定一個值，這樣不會因?yàn)楣ぷ魅藛T誤操作，而引起綠色燈亮以及對歷史數(shù)據(jù)的錯誤統(tǒng)計。因?yàn)樵跉v史數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，我們要將工位的工作狀態(tài)呈現(xiàn)在同一個坐標(biāo)中，如果這樣，線性數(shù)據(jù)會出現(xiàn)重疊，所以我們需要給上位機(jī)置數(shù)，將縱坐標(biāo)“95”置為“1”

28、“75”置為“0”，這樣在數(shù)據(jù)統(tǒng)計中就不會出現(xiàn)線重疊現(xiàn)象。數(shù)據(jù)會在每天零點(diǎn)時清零，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)計到歷史數(shù)據(jù)中，即d156清零并將數(shù)據(jù)存入d158歷史數(shù)據(jù)中。圖2-3 sam工位梯形圖12.4.3 sam工位藍(lán)燈及按鈕梯形圖設(shè)計按下藍(lán)色按鈕，藍(lán)色燈亮，這個時候裝配現(xiàn)場配件將要用完（以裝配到最后一盒配件，而且將會用完所有備件），庫管將會向發(fā)出信號的工位提供一定的備料。梯形圖如圖2-15所示。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機(jī)置數(shù)將“45”置“1”，“25”置“0”，藍(lán)燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標(biāo)25和45。數(shù)據(jù)每天零點(diǎn)自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d136中。 圖2-4 sam工位梯形圖22.4.4 sam工位黃燈及按鈕梯形圖

29、設(shè)計按下黃色按鈕，現(xiàn)場相對應(yīng)的黃色燈亮起，這個時候現(xiàn)場備件已經(jīng)用光，庫管會及時向發(fā)出信號的工位提供配件。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機(jī)置數(shù)將“20”置“1”，“00”置“0”，黃燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標(biāo)00和20。數(shù)據(jù)每天零點(diǎn)自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d138中。圖2-5 sam工位梯形圖32.4.5 sam工位紅燈及按鈕梯形圖設(shè)計按下紅色按鈕，紅燈亮起，現(xiàn)場出現(xiàn)緊急狀況，需要緊急支持，相關(guān)負(fù)責(zé)人將會在10分鐘內(nèi)到達(dá)發(fā)出信號的工位處理緊急情況。數(shù)據(jù)的線性統(tǒng)計中，上位機(jī)置數(shù)將“70”置“1”，“50”置“0”，紅燈的數(shù)據(jù)線為縱坐標(biāo)70和50。數(shù)據(jù)每天零點(diǎn)自動清零，并將數(shù)據(jù)乘入d134中。 圖2-6 sam工位梯

30、形圖4這幾段梯形圖只是整個程序中的一部分，因?yàn)楸卷?xiàng)目比較復(fù)雜，無法寫下全部程序，我只是把sam這個工位的程序?qū)懨鳌?.5組態(tài)王設(shè)計2.5.1組態(tài)王介紹“組態(tài)王”是在pc機(jī)上建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以windows98/windows2000/windowsnt4.0中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，具有圖形功能完備，界面一致友好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。該軟件包由工程管理器（projmanager）、工程瀏覽器（touch explorer）、畫面運(yùn)行系統(tǒng)（touchvew）三部分組成。projmanager用于新建工程、工程管理，并能對已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字典的導(dǎo)

31、入和導(dǎo)出。touch explorer是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，可完成對畫面的設(shè)計、動畫的連接等工作。touchvew是“組態(tài)王”軟件的實(shí)時運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與i/o服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。在touch explorer的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在touchvew運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。2.5.2監(jiān)控主界面的設(shè)計 用戶主界面能

32、夠靜態(tài)的顯示裝配現(xiàn)場的全貌（包括各個裝配工位，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人），同時運(yùn)用動態(tài)數(shù)據(jù)連接 ，可以靜態(tài)畫面中顯示各個工位運(yùn)行狀況，并實(shí)時提供個工位缺貨、斷貨狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)狀況時，畫面上可以直觀的出現(xiàn)狀況工位，利用不同顏色來報警，引起操作人員注意。 在設(shè)計該組態(tài)圖時，需要用到四種顏色的方形燈和按鈕，電線，計算機(jī)，傳送帶等。然后將這些材料按照現(xiàn)場圖合理安排，組成現(xiàn)場的靜態(tài)圖。在該畫面還需要與數(shù)據(jù)庫連接，才能夠看到各個工位的燈的運(yùn)行時間。在建立該裝配車間靜態(tài)畫面時，首先在工程呢個瀏覽器中選擇菜單“工程/新建”，出現(xiàn)新工程對話框。在對話框中輸入工程名稱，在工程描述中輸入工程存儲路徑圖2-7 組態(tài)王設(shè)計圖1接下

33、來在此畫面中繪制各圖素，繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。當(dāng)畫面打開時，工具箱自動顯示。首先繪制監(jiān)控對象按鈕和燈，在工具箱內(nèi)單擊矩形工具，繪制出十二個類似燈形和按鈕圖片并按照順序排好，并在燈前標(biāo)記該燈所指示的工位。然后繼續(xù)繪制現(xiàn)場平面圖，按照現(xiàn)場靜態(tài)圖片，畫出工位模擬圖。 圖2-8 組態(tài)王設(shè)計圖2在繪制完畢靜態(tài)圖后，就需要定義外部設(shè)備，plc連接在計算機(jī)的com1口，在組態(tài)王工程瀏覽器的左側(cè)選中com1，在右側(cè)雙擊新建，運(yùn)行設(shè)備向?qū)?，選擇歐姆龍plc的串口，單擊下一步；為外部設(shè)備取一個名稱為cpm2a，點(diǎn)擊下一步，為設(shè)備選擇連接串口，為com1，單擊下一步；填寫設(shè)備地址，單擊下一步；最

34、后檢查各項(xiàng)是否設(shè)置正確，最后單擊完成。 圖2圖2-9 組態(tài)王設(shè)計圖3在完成外部設(shè)備定義后，需要對燈建立動畫連接，在畫面上雙擊圖形對象“燈”，彈出動畫連接對話框。單擊“填充”按鈕，彈出動畫連接對話框，對話框設(shè)置如圖2-。注意填充方向和顏色的選擇，最后點(diǎn)擊確定。其他燈的設(shè)置與本燈相同。圖2-10 組態(tài)王設(shè)計圖4在設(shè)置完后，便能夠得到一幅裝配現(xiàn)場的組態(tài)圖。圖2-11 組態(tài)王設(shè)計圖52.5.3 主視窗設(shè)計圖2-12 主視窗設(shè)計圖主視圖由四種顏色的燈構(gòu)成，綠色燈代表工作線正常運(yùn)行；紅色燈起報警作用，這時就需要主管盡快到達(dá)現(xiàn)場解決相關(guān)問題；藍(lán)色燈表示備件即將用完，需要庫管向這個工作線提供相應(yīng)配件；黃色燈亮

35、代表備件用完，并且還沒有即使提供備件，所以就要追究相關(guān)責(zé)任人的責(zé)任；如果燈沒有亮，說明工線沒有安排工作，這時就要有相應(yīng)的解決辦法。2.5.4 實(shí)時數(shù)據(jù)的線性顯示圖2-13 實(shí)時數(shù)據(jù)線性顯示圖每條線對應(yīng)四個顏色的燈，每天每條線都有四個折線，0表示燈亮，1表示燈滅。最后總作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，折線的數(shù)據(jù)將會保存，保存可以設(shè)定一個期限，我們把最遠(yuǎn)期限設(shè)置為2年，最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)將會自動刪除激活畫面制作系統(tǒng)touchmak，在工具相中選用“實(shí)時趨勢曲線”，然后再畫面上繪制趨勢曲線，雙擊此實(shí)時趨勢曲線對象，彈出“實(shí)時趨勢曲線對象”對話框，對話框設(shè)置如下：圖2-13 實(shí)時數(shù)據(jù)線性顯示圖22.5.6歷史趨勢曲線整套系統(tǒng)共

36、有14幅實(shí)時顯示畫面，包括現(xiàn)場總貌（如圖3 所示）、歷史曲線以及各個工位的實(shí)時情況。每個畫面均可實(shí)時顯示各工藝參數(shù)。為保證操作人員可一目了然的觀察全站運(yùn)行狀況，在工藝流程畫面中，所有設(shè)備的放置與現(xiàn)場完全一致。組態(tài)王提供了實(shí)時趨勢曲線組件，它可以自動滾動。其中軸為時間軸，可以設(shè)定時間顯示的格式、時間跨度和更新頻率等。軸為數(shù)值軸，為使同一畫面顯示多條曲線，y 軸單位以百分?jǐn)?shù)表示，即以變量值與變量范圍的比值來表示。測量參數(shù)不在正常值范圍內(nèi)時，報警窗口顯示越限時間、變量名(對應(yīng)于燈顏色或工位)、當(dāng)前值及界限值等。當(dāng)新報警出現(xiàn)時，報警窗口自動滾動，窗口總是顯示最后出現(xiàn)的報警事件。畫面中的燈的顏色可手動操

37、作改變其狀態(tài)。由組態(tài)王提供的功能，可為各個實(shí)時顯示的參數(shù)設(shè)置。在定義變量時，記錄可設(shè)定為不記錄、數(shù)據(jù)變化時記錄和定時記錄。要根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的設(shè)置，如進(jìn)行工作時，可選擇“定時記錄”；沒有工作時，可選擇“數(shù)據(jù)變化時記錄”，這樣有利于節(jié)省存儲空間。對于歷史數(shù)據(jù)的查詢，組態(tài)王提供了歷史趨勢曲線，該曲線的使用和實(shí)時趨勢曲線相似，但不能自動滾動，只能通過設(shè)定查詢的起始、終止時間來顯示曲線的走向。報表有實(shí)時報表和歷史報表2 種。實(shí)時報表的制作比較簡單，可用word 創(chuàng)建報告的模板，然后借助組態(tài)王提供的相關(guān)函數(shù)，把當(dāng)前的參數(shù)值顯示于rich text 控件中。歷史報表有日報、月報和年報，由于報表格式復(fù)雜

38、，中間還有大量的公式計算，因此使用excel 電子表格，自行編寫程序從歷史數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)變量，添入表格。圖2-14 歷史曲線設(shè)計圖1繪制歷史趨勢曲線，首先在工具箱內(nèi)選擇歷史趨勢曲線工具，在新畫面上繪制歷史趨勢。雙擊趨勢曲線，彈出“歷史趨勢曲線”對話框，對話框包括“曲線定義”和“標(biāo)識定義”兩部分。曲線定義如圖單擊對話框的確定按鈕。對使趨勢曲線內(nèi)能顯示變量的變化情況，必須對變量做如下設(shè)置：選擇菜單“數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)詞典”。在“變量定義”對話框單擊“速覽”，在變量列表中單擊變量“sam g”sam工位綠燈。單擊“記錄定義”對話框中“數(shù)據(jù)變化記錄”選擇框，使之有效。單擊“保存”同樣的方法定義其他變量。只

39、有在“變 圖2-15 歷史曲線設(shè)計圖2量定義”對話框中是變量的“是否記錄”選項(xiàng)有效時，才能在歷史趨勢曲線中顯示此變量的變化情況，這是因?yàn)闅v史趨勢曲線中數(shù)據(jù)都取自記錄文件，而數(shù)據(jù)文件只記錄那些“是否記錄”的有效變量。2.3.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計 圖2-16 數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖電腦會自動統(tǒng)計各個生產(chǎn)線的工作狀態(tài)，包括總運(yùn)行時間、運(yùn)行次數(shù)、每天運(yùn)行的平均時間、每天運(yùn)行的平均次數(shù)、平均每天的停頓間隔和每天備件平均缺少的次數(shù)。通過對每個顏色燈運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，從而能夠統(tǒng)計出整個工線運(yùn)行的總時間、無效時間比例、備件短缺總時間和備件短缺時間的比例。3 組態(tài)王與plc之間的通訊連接cpm2a有三種通信聯(lián)系方式：上位鏈接系統(tǒng)、同位

40、鏈接系統(tǒng)、compobus通信系統(tǒng)。工廠自動化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復(fù)合起來一起使用來實(shí)現(xiàn)工廠自動化系統(tǒng)要求的多級功能。復(fù)合型plc網(wǎng)絡(luò)中，上位鏈接系統(tǒng)處于最高位，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化。上位機(jī)與cmp2a的通信有兩種方式：上位機(jī)命令與plc通信命令。上位機(jī)命令方式上位機(jī)處于主動,命令由上位機(jī)發(fā)往plc。采用上位機(jī)命令方式能方便的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對plc的監(jiān)控。上位機(jī)與cpm2a采用rs-232端口進(jìn)行通信。第一步：通過plc的編程軟件來了解通信協(xié)議；在programmer v7.1中首先點(diǎn)擊菜單欄的“plc設(shè)定”選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊“外圍端口”，設(shè)定如下圖圖3-1通信連接圖1 在programmer v7.

41、1的菜單欄中選擇“網(wǎng)絡(luò)”，接下來點(diǎn)擊“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”，端口選擇com6端口，波特率為9600，數(shù)據(jù)位是“7”，“校驗(yàn)”為偶校驗(yàn)。然后點(diǎn)擊確定。圖3-2通信連接圖2返回programmer v7.1菜單，選擇設(shè)備類型設(shè)置，選擇cpu類型和plc類型。圖3-3通信連接圖3圖3-4通信連接圖4圖3-5 通信連接圖5 上圖是programmer v7.1的編程軟件通行設(shè)置畫面，如果軟件與plc通訊成功就可以了解到它的協(xié)議參數(shù)。上圖是omron cpm2a的plc與計算機(jī)連接，可以得到：（波特率9600 數(shù)據(jù)位7 校驗(yàn)位 偶 停止位 2 通行模式host link 單元號也就是組態(tài)中的地址號0）第二步：通過

42、第一步的得到了plc與組態(tài)軟件的通信的重要數(shù)據(jù)下面我們來設(shè)置組態(tài)軟件。組態(tài)王的通訊： 圖3-6通信連接圖6在組態(tài)王中選擇plc的型號以及通信方式。圖3-7 通信連接圖7 在組態(tài)王中確定連接方式，選擇配置向?qū)Вx擇hostlink。接下來設(shè)置串口，波特率要求與在plc中設(shè)置相同的9600和偶校驗(yàn)。圖3-8 通信連接圖84 系統(tǒng)調(diào)試 為了能夠更為直觀的表述工線的歷史工作統(tǒng)計，還會設(shè)計出另外四個分別顯示紅黃燈的運(yùn)行圖、無效時間比例和比例的運(yùn)行圖、紅綠燈相對的堆積柱狀圖以及黃紅燈相對的堆積柱狀圖。在調(diào)試過程中，主要檢查的是按鈕與燈之間的配合、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準(zhǔn)確性、組態(tài)王與plc連接等情況。通過按下不同顏色

43、按鈕，觀察對應(yīng)燈的亮滅與否以及是否在計數(shù)器中計數(shù)，如果其中哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題則需要對出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查。注意，“組態(tài)王”中可能存有其他畫面，為了保證每次運(yùn)行時默認(rèn)所需畫面，方便調(diào)試，可將要調(diào)試的畫面設(shè)置成主畫面。具體方法是打開工程瀏覽器，找到其配置菜單下的相應(yīng)窗口，選中所需畫面（例如：裝配現(xiàn)場全貌）,并取消其它主畫面。最后，在調(diào)試完畢后，進(jìn)行現(xiàn)場運(yùn)行，在整個十天的運(yùn)行中，自動化管理系統(tǒng)能夠較好的完成現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲存的任務(wù)，并且記錄下以下報表：圖4-1統(tǒng)計報表結(jié) 論裝配現(xiàn)場自動化管理系統(tǒng)是一個典型的信息管理系統(tǒng)，其主要通過自動化方面的需求分析、總體設(shè)計、選用工具、程序模塊、系統(tǒng)測試等幾個步

44、驟來實(shí)現(xiàn)。開發(fā)本系統(tǒng)的過程中，首先要對裝配現(xiàn)場管理進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研，熟悉其中的信息管理、職員管理的流程、步驟；其次在系統(tǒng)需求分析過程中，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，敏銳觀察到管理中存在的各種問題，并在總體設(shè)計把握好對問題的分析、理解，進(jìn)而解決問題；選用開發(fā)工具要選用自己最熟悉、應(yīng)用較多的開發(fā)工具，本系統(tǒng)開發(fā)選用組態(tài)王和歐姆龍，其具有語言簡單、功能強(qiáng)大、組件眾多的優(yōu)點(diǎn)。程序模塊的編制中，重點(diǎn)把握系統(tǒng)內(nèi)部完整性、功能性、實(shí)用性、便捷性，使其能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一、運(yùn)行無誤。通過上述對生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng)的介紹，初步探討了裝配現(xiàn)場的自動化管理的可行性，并以軸承裝配現(xiàn)場為例，初步驗(yàn)證了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。通過對其生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)的采集，大大提高了現(xiàn)場工作的效率。注 釋1柔性管理從本質(zhì)上說是一種對“穩(wěn)定和變化”進(jìn)行管理的新方略。柔性管理理念的確立，以思維方式從線性到非線性的轉(zhuǎn)變?yōu)榍疤?。線性思維的特征是歷時性，而非線性思維的特征是共時性，也就是同步轉(zhuǎn)型。從表面混沌的繁雜現(xiàn)象中，看出事物發(fā)展和演化的自然秩序，洞悉下一步前進(jìn)