朱程峰+胡曉麗+邱立松+方伊娜

摘 要：本文介紹了在可編程邏輯控制器（PLC）和觸摸屏（HMI）自動控制的系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計的中央監(jiān)控系統(tǒng)。利用Pro-Server信息傳輸軟件控制每臺設(shè)備的啟停；同時直接顯示整條流水線生產(chǎn)過程中的各種狀態(tài)及報警信息；并保存到電腦中，以便查詢追溯。該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、響應(yīng)速度快，可廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：中央監(jiān)控；GP-Pro EX；Pro-Server ；觸摸屏

0 引言

近年來自動化設(shè)備的普及使得所有設(shè)備的統(tǒng)一管理顯得尤為重要，本文介紹的系統(tǒng)應(yīng)運而生。該系統(tǒng)不僅在生產(chǎn)上具有更先進(jìn)的自動化控制，在管理上更達(dá)到了高級自動化水平；真正意義上達(dá)到無人生產(chǎn)線水平。

目前自動化設(shè)備的發(fā)展不僅是速度、精度和效率的提升，更傾向智能化，管理化的發(fā)展；因此在研發(fā)高速生產(chǎn)線時，更希望結(jié)合先進(jìn)的自動化技術(shù)，實現(xiàn)更多的管理功能。從生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理角度看，生產(chǎn)過程中表現(xiàn)設(shè)備性能的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過車間統(tǒng)計人員人工記錄來實現(xiàn)，工作量大、實時性不高不能充分發(fā)揮生產(chǎn)設(shè)備的高自動化水平。從設(shè)備管理角度看，造成設(shè)備故障的原因有多種，單靠人為收集的數(shù)據(jù)是不完整、不準(zhǔn)確的，不利于對設(shè)備異常的分析和維護。而本中央監(jiān)控系統(tǒng)完全不存在以上問題，具有通信速度快、數(shù)據(jù)量大、可靠性高、性能好、配線簡單等優(yōu)點。在高速生產(chǎn)線中使用，對生產(chǎn)過程的設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析和管理起到重要作用。

1 硬件構(gòu)成

1.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

本系統(tǒng)使用的是GP4501-TW-24V 觸摸屏，以及RS232C線連接的歐姆龍CJ系列可編程邏輯控制器（PLC）。通過思科WS-C2918-24TT-C交換機組建起整個生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)物理上的連接。整個網(wǎng)絡(luò)由一個主機（PC）、10臺從機（HMI）組成，硬件網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖1。

1.2 PLC控制終端

本系統(tǒng)根據(jù)歐姆龍廠家的金屬接近感應(yīng)器、紅外光纖感應(yīng)放大器等感應(yīng)器和歐姆龍360°旋轉(zhuǎn)編碼器系統(tǒng)、基恩士CV-150高端影像檢測系統(tǒng)等一次儀表作為信號經(jīng)過PLC的邏輯處理后，得到報警、產(chǎn)量等信息，同時將運行信號通過繼電器輸出給執(zhí)行元件，如圖2。

2 軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件由4部分構(gòu)成，PLC程序負(fù)責(zé)設(shè)備的動作和數(shù)據(jù)的保存、Pro-Server負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的通訊；觸摸屏程序?qū)LC數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和寫入；上位機程序通過Pro-Server對各數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程處理、管理、監(jiān)控。

2.1 PLC程序

每臺PLC都有自己獨立的程序，控制著其設(shè)備的邏輯流程，該程序通過CX-programmer軟件采用梯形圖方式寫入PLC內(nèi)。

2.2 觸摸屏程序

在Proface觸摸屏中，使用GP-Pro EX（畫面和邏輯編程軟件）開發(fā)出相應(yīng)的軟件界面，例如：數(shù)值顯示器、按鈕、報警窗口等。該軟件通過以太網(wǎng)口下載到對應(yīng)的觸摸屏中；觸摸屏通過HOST-LINK通訊方式對PLC的CIO區(qū)、數(shù)據(jù)存儲器等進(jìn)行實時監(jiān)控，反映在相應(yīng)的畫面上，供人員查詢、分析。

2.3 Pro-Server軟件

在整個系統(tǒng)中，Pro-Server作為通訊軟件起到關(guān)鍵作用。Pro-Server是一款PC 軟件， 通過交換機與HMI、控制器連接后，可將HMI上顯示的數(shù)據(jù)以及控制器上的數(shù)據(jù)采集到PC 中，并執(zhí)行處理。另外具有將HMI/PLC上的數(shù)據(jù)寫入Excel文件或數(shù)據(jù)庫的功能，可實時保存系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)。

Pro-Server的UDP通訊協(xié)議的報文格式如下：

2.4 上位機WinGP軟件

GP-Pro EX利用軟件制作的背景、按鈕、顯示燈等效果圖片，可達(dá)到專業(yè)軟件的效果。WinGP是一款PC軟件，無任何編輯功能。裝載GP-Pro EX編輯生成的畫面后，通過網(wǎng)絡(luò)可遠(yuǎn)程實時監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)真正實現(xiàn)辦公室遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場情況。

3 運行效果

本系統(tǒng)使用以太網(wǎng)絡(luò)通訊，具有可擴展性好、性能穩(wěn)定等特點；上位機軟件簡潔明了、操作方便、隨時更改，可保存多年數(shù)據(jù)。且操作人員可以減少，在監(jiān)控室內(nèi)觀察上位機軟件結(jié)合現(xiàn)場攝像頭畫面就可準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，若發(fā)生故障可及時解決。

以堿性電池生產(chǎn)線中的封口劑涂布機為例，其共有24個工位，每個涂布工位都存在涂布不良的可能，發(fā)生原因可能與封口劑的質(zhì)量、噴頭的堵塞等因素有關(guān)。有了中央監(jiān)控的支持，可以通過查詢各工位的歷史數(shù)據(jù)和報警信息，確定故障次數(shù)和各時段的發(fā)生頻度是否有差別；并結(jié)合封口劑所使用的批次及機械設(shè)備方面的檢查作出分析，更準(zhǔn)確地鎖定故障發(fā)生的原因，從而進(jìn)行更有效的維護。維護人員對軟件上的數(shù)據(jù)的分析減少排除故障的盲目性，避免長時間盯住機器觀察或拆卸多個工位檢查而導(dǎo)致的費時，提高維護的有效性。

4 結(jié) 論

中央監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用，使現(xiàn)場人員減少了一半，提供了設(shè)備上最基礎(chǔ)，最完整的運行數(shù)據(jù)，這使得維修人員的工作效率大大提高；同時也提供了生產(chǎn)上最準(zhǔn)確、最直觀的表格數(shù)據(jù)，這使得生產(chǎn)管理人員的工作輕松、高效。在維護和管理方面，有了質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

朱程峰（1987～）， 男，浙江寧波人，助理工程師，本科，主要研究方向電氣自動化設(shè)計與開發(fā)。endprint