林豐 何用輝

（福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 引言

在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中，自動裝配已成為現(xiàn)代工廠生產(chǎn)、物流過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一。組態(tài)王（KingView）是北京亞控科技發(fā)展有限公司融合人機界面系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)開發(fā)的工控組態(tài)軟件。基于組態(tài)王的自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)對生產(chǎn)自動化的實現(xiàn)意義顯著，通過組態(tài)王軟件平臺可有效設(shè)計實現(xiàn)自動裝配機現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、報警管理、報表查詢輸出等功能[1]。

2 自動裝配機組成結(jié)構(gòu)與功能

自動裝配機主要用于將半成品與其它零件配合裝配，形成成品，主要結(jié)構(gòu)分為輸送模塊、提取裝配模塊、配件送料槽及固定支架四部分，如圖1所示。整個自動裝配機通過 PLC實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制運行；輸送模塊通過MM430變頻器驅(qū)動三相異步電動機運行工作，為傳送帶輸送裝配物件提供動力；提取裝配模塊通過氣缸、真空吸盤協(xié)調(diào)配合從配件料槽中吸取裝配配件，有序執(zhí)行待裝配物件的裝配工作。

圖1 自動裝配機結(jié)構(gòu)示意圖

3 自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 為自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)采用上、下位機的組織結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)分為上位機監(jiān)控層和 PLC現(xiàn)場控制層兩部分。上位機監(jiān)控層基于組態(tài)王軟件KingView 6.52運行于上位監(jiān)控機，通過開發(fā)的應(yīng)用程序?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)、管理數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)現(xiàn)場控制與遠程管理的運行模式。PLC現(xiàn)場控制層采用西門子S7-200系列的PLC作為整個系統(tǒng)的核心，直接檢測與控制現(xiàn)場設(shè)備（按鈕、傳感器、MM430變頻器、電磁閥等）的運行狀態(tài)，實時采集過程數(shù)據(jù)，接受上位監(jiān)控機的監(jiān)控，通過西門子PC/PPI電纜實現(xiàn)與上位監(jiān)控機互換數(shù)據(jù)信息。PLC將自動裝配機系統(tǒng)各運行參數(shù)實時采集到組態(tài)王對應(yīng)變量中，由組態(tài)王進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理；同時根據(jù)上位機指令和程序設(shè)置控制現(xiàn)場工作設(shè)備執(zhí)行相關(guān)動作[2]。

圖2 自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

4 自動裝配機組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

本自動裝配機組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用KingView 6.52工控組態(tài)軟件開發(fā)實現(xiàn)，其設(shè)計開發(fā)包括自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)的通信設(shè)置、構(gòu)建過程數(shù)據(jù)庫、組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計與編程等方面內(nèi)容。

4.1 自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)的通信設(shè)置

自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)上位機組態(tài)王 KingView 6.52與下位機的PLC之間采用PPI協(xié)議實現(xiàn)通信，PLC與上位機通過西門子PC/PPI電纜物理連接，利用STEP 7 –Micro/WIN 4.0編程軟件和組態(tài)王軟件進行通信配置即可。

1)在STEP 7 –Micro/WIN 4.0編程軟件“系統(tǒng)塊”的“通信端口”中設(shè)置端口1的PLC地址為2，波特率為9600b/s；同時完成自動裝配機控制程序的編制，完成后下載到PLC中，使更改的參數(shù)生效。

2)雙擊組態(tài)王工程瀏覽器目錄中“設(shè)備”項目下的 COM1，在串口設(shè)置界面中設(shè)置波特率為9600b/s；設(shè)置奇偶校驗為“偶校驗”；設(shè)置數(shù)據(jù)位為“8”；設(shè)置停止位為“1”；設(shè)置通信方式為“RS232”，以完成對 COM1的通信設(shè)置。選擇組態(tài)王工程瀏覽器 “設(shè)備”項目中的COM1，雙擊其右側(cè)的“新建…”圖標，運行“設(shè)備配置向?qū)А?，依次選擇PLC、西門子、S7-200系列、PPI；將設(shè)備邏輯命名為 S7-200；選擇串口號COM1；設(shè)備地址設(shè)置指南中設(shè)置PLC地址2；默認通信參數(shù)。完成設(shè)備配置后，右鍵單擊工作區(qū)顯示的“S7-200” 圖標，選擇“測試 S7-200”，測試組態(tài)王軟件與PLC是否能正常通信[3]。

4.2 構(gòu)建過程數(shù)據(jù)庫

組態(tài)王軟件需預(yù)先構(gòu)建過程數(shù)據(jù)庫方可實時采集自動裝配機的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，組態(tài)王工程瀏覽器“數(shù)據(jù)庫”的“數(shù)據(jù)詞典”直接構(gòu)建過程數(shù)據(jù)庫。通過工作區(qū)的“新建…”圖標進行定義變量，命名變量名，相應(yīng)選擇定義變量類型、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類型；設(shè)置采集頻率；設(shè)置讀寫屬性；可在定義變量的描述文本中輸入對該變量的描述內(nèi)容。使用同樣的方法靈活組態(tài)自動裝配機系統(tǒng)中的其它變量，表1和表2分別為本系統(tǒng)中組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中定義的內(nèi)存變量和結(jié)構(gòu)變量。

表1 組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中定義的內(nèi)存變量

表2 組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中定義的部分結(jié)構(gòu)變量

4.3 組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計與編程

考慮到自動裝配機系統(tǒng)監(jiān)控的過程變量和實際功能，設(shè)計了監(jiān)控主界面、報警界面、生產(chǎn)報表統(tǒng)計等界面，其中自動裝配機監(jiān)控主界面如圖3 所示。

圖3 自動裝配機監(jiān)控主界面

監(jiān)控主界面主要由標題顯示區(qū)、狀態(tài)顯示區(qū)、動畫仿真區(qū)3個區(qū)域組成，動態(tài)仿真自動裝配機系統(tǒng)現(xiàn)場運行狀況。在主界面上側(cè)的標題顯示區(qū)中標注有監(jiān)控界面標題及顯示日期時間；在其右側(cè)的狀態(tài)顯示區(qū)主要顯示主機狀態(tài)、當前運行狀態(tài)、物件顯示狀態(tài)以及各操作指示元件；動畫仿真區(qū)直觀形象的顯示實時監(jiān)控整個自動裝配機系統(tǒng)的動態(tài)運行過程。在監(jiān)控界面上添加“生產(chǎn)統(tǒng)計”和“退出”兩個按鈕控件，分別用于界面切換和監(jiān)控界面退出。

完成監(jiān)控界面制作后，進行界面上控件的動畫連接設(shè)置。比如進行“退出”按鈕控件動畫連接時，在命令語言連接中勾選“按下時”選項，通過“事件命令語言”對話框的“發(fā)生時”欄里相應(yīng)輸入“close picture（“監(jiān)控界面”）”，完成該事件命令語言的編寫[4]。其它控件的動畫連接方式也是類似的。

完成各個控件的動畫連接設(shè)置后，還需編寫整個監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用程序命令語言。選擇組態(tài)王工程瀏覽器左側(cè)命令語言目錄的“應(yīng)用程序命令語言”選項，雙擊其則出現(xiàn)“應(yīng)用程序命令語言”對話框，在此對話框中編寫自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用程序命令語言腳本程序，在“運行時”欄里輸入以下程序：

If （\本站點自動裝配站——M31= =1）

\本站點自動裝配站——橫臂伸出量=\本站點自動裝配站——橫臂伸出量+1；

If （\本站點自動裝配站——M41= =1||\本站點自動裝配站——M35= =1||\本站點自動裝配站——M36= =1|| \本站點自動裝配站——M37= =1）

\本站點自動裝配站——橫臂伸出量=\本站點自動裝配站——橫臂伸出量-1；

If （\本站點自動裝配站——M36= =1）

{

If（\本站點自動裝配站——物件移動量1>=20）

\本站點自動裝配站——物件移動量 1=\本站點自動裝配站——物件移動量1+1;

If （\本站點自動裝配站——物件移動量2>=20）

{\本站點自動裝配站——物件移動量2=\本站點自動裝配站——物件移動量2+1;

\本站點自動裝配站——物件移動量3=\本站點自動裝配站——物件移動量3+1;

}

}

5 監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試運行

系統(tǒng)連接設(shè)置和程序檢查無誤后，將自動裝配機的控制程序下載到 PLC中并運行，然后在監(jiān)控計算機上啟動組態(tài)王KingView 6.52軟件，并打開已經(jīng)制作完成的自動裝配機的組態(tài)工程項目，將其切換到組態(tài)運行系統(tǒng)，進入監(jiān)控界面。觀察監(jiān)控界面的動態(tài)仿真顯示與自動裝配機的現(xiàn)場設(shè)備是否同步運行，檢查監(jiān)控界面動畫連接控件顯示正確與否。若出現(xiàn)錯誤，可以退回到開發(fā)系統(tǒng)界面中更改，調(diào)試直至監(jiān)控程序運行正常為止。

6 總結(jié)

本自動裝配機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合S7-200系列PLC和KingView 6.52組態(tài)軟件設(shè)計，實現(xiàn)了對自動裝配機現(xiàn)場設(shè)備的工作情況實時監(jiān)控與管理，也可控制整個系統(tǒng)的可靠運行，并提供數(shù)據(jù)信息查詢。本系統(tǒng)運行軟件結(jié)構(gòu)簡單、實時性好；系統(tǒng)界面友好，能逼真觀察系統(tǒng)運行過程，實用性較強；可滿足系統(tǒng)自動控制與管理的要求，具有一定實用價值。

[1]何用輝.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

[2]靳雷,王建躍.基于組態(tài)王和PLC在機械手臂控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表,2010,37(3):103-106.

[3]覃貴禮.組態(tài)軟件控制技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2007.

[4]李勝多.基于PLC和組態(tài)王搬運機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2010,11(11):141-145.