張 希,陳偉才,程 金,段明皞
(北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司,北京 100120)
當(dāng)今,企業(yè)對汽車變速箱生產(chǎn)線專機(jī)設(shè)備要求的設(shè)備生產(chǎn)成本越來越低,同時對生產(chǎn)多種產(chǎn)品的兼容性越來越高。
傳統(tǒng)的PLC編程模式為每增加一個機(jī)型,需要在程序中增加該機(jī)型的伺服行走位置和速度的程序代碼,現(xiàn)場人員需要調(diào)整位置和速度時也需要自動化系統(tǒng)集成商或維修人員在現(xiàn)場利用筆記本電腦配合修改PLC程序。有時企業(yè)后期增加和修改的產(chǎn)品機(jī)型高達(dá)幾十種,每次這樣操作對于現(xiàn)場維修和電氣工程師來說,無疑是非常繁瑣和低效的。
通過觸摸屏的配方功能的應(yīng)用,使用不同配方在不同產(chǎn)品流水線甚至是同一產(chǎn)品線的不同配料組合間快速切換,達(dá)到自動配料、無縫切換的目的.在整個系統(tǒng)中,使用者可以根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)定不同的配方表,并可以進(jìn)行在線修改更新,通過觸摸屏選擇不同配方來選擇生產(chǎn)不同的產(chǎn)品;PLC負(fù)責(zé)執(zhí)行來自HMI的指令控制流水線上的配料設(shè)備[1]。本文中利用西門子觸摸屏配方和西門子伺服系統(tǒng)相結(jié)合的方法,為產(chǎn)品機(jī)型擴(kuò)展和可操作性帶來了極大的便利。
硬件組成:
基于S7-300的PLC作為整個系統(tǒng)的核心控制器,與西門子伺服S120、人機(jī)交互觸摸屏TP1200 HMI通過Profinet網(wǎng)絡(luò)組成統(tǒng)一的系統(tǒng),如圖1、圖2所示。
編程流程:
1)PLC中預(yù)制好S120伺服系統(tǒng)的程序塊;
圖1 硬件構(gòu)成a
圖2 硬件構(gòu)成b
2)在本地HMI上將不同機(jī)型所要行走的的工藝位置參數(shù)填寫到配方畫面中對應(yīng)的位置,并保存下載到PLC中;
3)根據(jù)不同產(chǎn)品機(jī)型調(diào)用不同的配方參數(shù)。
新建伺服系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)DB塊,機(jī)械結(jié)構(gòu)行走的6個目標(biāo)位置和目標(biāo)速度是與配方有關(guān)的變量,分別為TargetInput[0].Positon、TargetInput[0].Speed、TargetInput[1].Positon、TargetInput[1].Speed、TargetInput[2].Positon、TargetInput[2].Speed,如圖3所示。
人機(jī)界面(Human Machine Interface)又稱人機(jī)接口,簡稱為HMI。本項(xiàng)目中人機(jī)界面HMI的開發(fā)基于全集成自動化軟件TIA portal V14。HMI中設(shè)置配方就像在電腦中保存文件夾一樣,不同的配方可設(shè)置不同的文件名,配方內(nèi)容根據(jù)編程者自由設(shè)定,比如尺寸,速度,數(shù)量等工藝參數(shù),點(diǎn)擊保存,就會保存在HMI中,點(diǎn)擊下載就會下載到PLC中,相關(guān)的參數(shù)就會保存在PLC里對應(yīng)的數(shù)據(jù)中。
在TIA V14中建立項(xiàng)目OP70HMI,在配方頁添加“OP70配方”,元素表內(nèi)添加伺服電機(jī)行走的目標(biāo)位置變量和對應(yīng)的速度變量,如圖4所示,以旋轉(zhuǎn)軸伺服電機(jī)為例,它的目標(biāo)位置及速度變量有6個:伺服3POS0、伺服3V0、伺服3POS1、伺服3V1、伺服3POS2、伺服3V2,這些變量均關(guān)聯(lián)伺服程序塊中的變量。
圖4 新建配方元素
配方中的變量與伺服系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)DB塊中變量為一一對應(yīng)關(guān)系,如表1所示。
表1 配方變量與伺服DB塊變量對應(yīng)表
新建數(shù)據(jù)記錄,預(yù)制多種機(jī)型的數(shù)據(jù)記錄,可在表中填寫各個伺服位置和速度變量的初始值,如圖5所示。
圖5 建立數(shù)據(jù)記錄表
新建配方視圖,如圖6所示。在下拉菜單中可以看到在上一步中預(yù)制的多種機(jī)型和所有變量的初始值,選擇其中一種機(jī)型,在每一行中可以更改變量的值,即伺服電機(jī)的各個目標(biāo)位置和目標(biāo)速度,修改后點(diǎn)擊保存,斷電不會丟失。還可點(diǎn)擊新建圖標(biāo)來新建預(yù)制機(jī)型中沒有的新機(jī)型,具備強(qiáng)大的可擴(kuò)展性。
圖6 配方視圖
通過使用HMI設(shè)備的配方功能與伺服程序塊中變量關(guān)聯(lián)的方式,既實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面可視化、人工可直接修改目標(biāo)位置和目標(biāo)速度,又可以很方便地?cái)U(kuò)展機(jī)型,為客戶實(shí)現(xiàn)了可操作化,簡化了PLC編程的工作量,操作者使用更簡單,系統(tǒng)維護(hù)更方便,系統(tǒng)靈活性更高。