基于AB PLC5系統(tǒng)的缸體加工自動(dòng)線改造

黃 令

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉 林 5 37005）

廣西玉柴機(jī)器股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)缸體深孔加工自動(dòng)線的PLC控制系統(tǒng)為美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司AB PLC2的系統(tǒng)，于20世紀(jì)90年代投入使用，現(xiàn)已老舊，設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性都不高。整套系統(tǒng)包含13個(gè)PLC2 CPU，其通信網(wǎng)絡(luò)為DH現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)1771-EM模塊或1771－AL擴(kuò)展遠(yuǎn)程I/O。原系統(tǒng)配備一臺(tái)PC作為編程終端，編程軟件使用6200for PLC2。控制對(duì)象包括深孔加工自動(dòng)線主系統(tǒng)及2#、3#、4#、5#、7#、8#、10#、12#、14#、16#、18#、20#等單元子系統(tǒng)。其中主系統(tǒng)負(fù)責(zé)缸體的輸送以及和子系統(tǒng)的通信；2#、7#、20#等單元子系統(tǒng)負(fù)責(zé)缸體的翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)；3#、4#、5#單元子系統(tǒng)負(fù)責(zé)缸體主油道孔的加工；8#、10#單元子系統(tǒng)負(fù)責(zé)缸體斜油孔的加工；12#、14#、16#、18#單元子系統(tǒng)負(fù)責(zé)缸體挺柱孔的加工。電控系統(tǒng)所用處理器，屬于20世紀(jì)80年代淘汰產(chǎn)品，其備件供應(yīng)有限，價(jià)格昂貴。1772-V18可編程控制器和1771-EM擴(kuò)展板已無(wú)備件，隨時(shí)有全線停機(jī)可能。為此PLC2系列亟需改造。

一、系統(tǒng)選型及特點(diǎn)分析

1.該系統(tǒng)使用的年限較長(zhǎng)。I/O和程序都進(jìn)行過(guò)修改，接線凌亂。圖紙、程序等資料和實(shí)際情況存在差異，系統(tǒng)改造風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊線號(hào)模糊不便清理，又不能全部去掉I/O模塊，以避免影響施工周期。

3.為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定和可靠，應(yīng)該保證程序不變。

4.原有系統(tǒng)每個(gè)單元都有一個(gè)獨(dú)立的PLC處理器進(jìn)行控制，降低了全線停車的故障風(fēng)險(xiǎn)。若將原有幾個(gè)CPU程序合并到一個(gè)CPU里，程序變動(dòng)的工作量較大，且存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)以上的分析，決定選用羅克韋爾自動(dòng)化公司AB PLC5控制系統(tǒng)取代原PLC2控制器，I/O模塊及框架保持原型號(hào)繼續(xù)使用。PLC5控制器與各框架間通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)通信連接，將原有的一臺(tái)編程電腦更換成Windows平臺(tái)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，并增加一臺(tái)筆記本編程維護(hù)終端，編程軟件使用RSLogix5。

ControlNet是新一代自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，滿足IEC61158國(guó)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一種在PLC之間、PLC與I/O子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)高速的通信方式，可以支持多達(dá)99個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大網(wǎng)絡(luò)距離20km，還可以連接總線型、樹(shù)型、星型及混合型等不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)集數(shù)種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)于一身，擁有I/O、PLC互鎖和信息傳輸以及在同一網(wǎng)上編程等功能。ControlNet采用了生產(chǎn)者/客戶 (Producer/Consumer)模式，這種模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)從單個(gè)的數(shù)據(jù)源取相同的數(shù)據(jù)。其最主要的特點(diǎn)是系統(tǒng)功能更強(qiáng)、效率更高（因?yàn)閿?shù)據(jù)的發(fā)送與客戶的數(shù)量無(wú)關(guān)）、同步化精確（因?yàn)閿?shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)）。ControlNet具有極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及診斷功能，用戶可以從網(wǎng)上任何一個(gè)PLC節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編程口進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程和組態(tài)。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件為圖形化WINNT軟件，用戶界面友好，一旦某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障可及時(shí)發(fā)現(xiàn)，大大提高網(wǎng)絡(luò)診斷功能。

PLC-5/40CCPU和PLC-5/20CCPU都是使用鑰匙開(kāi)關(guān)改變處理器的操作方式。

（1）運(yùn)行（RUN）。在運(yùn)行時(shí)可以運(yùn)行程序，強(qiáng)制I/O和將程序存到磁盤(pán)上。實(shí)際的輸出被激活。在處于運(yùn)行方式時(shí)，不能建立或刪除梯形圖文件和數(shù)據(jù)文件，也不能通過(guò)編程終端或軟件改變操作方式。

（2） 編程（PROG）。在編程時(shí)輸出被禁止，處理器并不掃描程序。可以建立、修改和刪除梯形圖文件，下載到EEPROM模塊，存儲(chǔ)/恢復(fù)梯形圖程序。當(dāng)處于編程方式時(shí)，不能通過(guò)編程終端或軟件改變操作方式。

（3） 遠(yuǎn)程（REM）。在遠(yuǎn)程控制時(shí)可以通過(guò)編程終端軟件在遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程測(cè)試和遠(yuǎn)程運(yùn)行方式之間轉(zhuǎn)換，表1是對(duì)這些方式的解釋。

表1

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置

1.缸體深孔加工自動(dòng)線主系統(tǒng)升級(jí)方案。用PLC-5/40C處理器模塊替代原有的PLC2/30處理器，用1771-ASB網(wǎng)絡(luò)適配器模塊替代1771-AL模塊，取消1771-KA模塊。主機(jī)架通過(guò)CPU上的通道1B（組態(tài)為RemoteI/OScanner方式）外帶了二個(gè)擴(kuò)展機(jī)架、二塊RemoteI/O模板1771-ASB。

2.缸體深孔加工自動(dòng)線子系統(tǒng)升級(jí)方案。用PLC-5/20C處理器模塊替代原有的1772-V18或1772-LV（PLC2/15） 處理器模塊，用1771-ASB網(wǎng)絡(luò)適配器模塊替代1771-AL模塊，取消1771-EM模塊和1771-KA模塊。

通過(guò)設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)，各個(gè)處理器同其遠(yuǎn)程I/O機(jī)架之間采用掃描方式通信、兩槽尋址，從而達(dá)到對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的控制。

缸體深孔加工自動(dòng)線增加一臺(tái)在線編程器，通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)連接，進(jìn)行在線遠(yuǎn)距離監(jiān)視程序、I/O、數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線上載、修改和下載程序。在線編程器采用DELL臺(tái)式計(jì)算機(jī)，配置一塊ControlNet網(wǎng)絡(luò)通信模塊1784-PCIC。缸體深孔加工自動(dòng)線主系統(tǒng)與12個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)處理器的ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)ControlNet實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)和子系統(tǒng)PLC之間的相互通信，將以Windows作為平臺(tái)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接到ControlNet網(wǎng)絡(luò)上，并建立通信，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視、故障報(bào)警等功能。

三、軟件系統(tǒng)

1.PLC程序的升級(jí)。使用專用PLC2升級(jí)軟件將PLC2程序初步轉(zhuǎn)化為PLC5程序，然后修改完善補(bǔ)充，重新修改確認(rèn)系統(tǒng)配置、系統(tǒng)通信、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)文件管理和處理，增加現(xiàn)場(chǎng)需要的新功能。確保滿足升級(jí)改造后不減少原有功能。

2.編程軟件RSLogix5。RSLogix5編程軟件是用于編寫(xiě)PLC5系列的程序。它結(jié)合了最新技術(shù)，可大幅提高效率、節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。具有可靠的通信能力、強(qiáng)大的編程功能、診斷和監(jiān)控能力，以及運(yùn)行控制功能。

（1）自由格式的梯形圖編輯器。使用戶在書(shū)寫(xiě)程序時(shí)可只專心于應(yīng)用程序的邏輯而不必關(guān)注語(yǔ)法的對(duì)錯(cuò)。

（2）強(qiáng)有力的工程校驗(yàn)器。用戶可根據(jù)其創(chuàng)建錯(cuò)誤清單，在方便的時(shí)候進(jìn)行修改。

（3）拖放式編輯功能。使用戶能夠在數(shù)據(jù)文件之間快速移動(dòng)數(shù)據(jù)表元素，在子程序或工程之間快速移動(dòng)梯級(jí)，或者在一個(gè)工程內(nèi)部的梯級(jí)與梯級(jí)之間快速移動(dòng)指令。

（4）查詢和替換功能。能夠快速改變特定地址或符號(hào)的值。

(5)工程目錄為點(diǎn)擊式界面。用戶可訪問(wèn)包含在工程目錄內(nèi)的所有文件夾和文件。

(6)用戶數(shù)據(jù)監(jiān)視器功能。可同時(shí)顯示獨(dú)立的數(shù)據(jù)元素以觀察其間的相互作用。

(7)柱狀圖功能。以文本或者時(shí)間圖表形式監(jiān)視數(shù)據(jù)表位或字。

(8)基于IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的SFC和ST文本編輯器，具有和通用梯形圖邏輯編輯器同樣簡(jiǎn)單的拖放式編輯功能。

(9)用于存儲(chǔ)和恢復(fù)梯形圖邏輯部分的PC5庫(kù)。在任何RockwellSoftwarePLC5編程軟件產(chǎn)品中都是通用的。

四、結(jié)束語(yǔ)

改造前，在加工過(guò)程中故障頻繁，經(jīng)常導(dǎo)致刀具損壞及工件報(bào)廢，嚴(yán)重影響產(chǎn)出并大大增加了生產(chǎn)成本。通過(guò)PLC5替代PLC2的改造，徹底解決了上述問(wèn)題，并提高了機(jī)床穩(wěn)定性和可靠性，機(jī)床故障減少了90%以上。

[1]浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)中心.可編程序控制器系統(tǒng) [M].浙江大學(xué)出版社，2000.

[2]Rockwell Automation.ControlNet PLC-5 Programmable Controllers Cat.No.1785-L40CUserManual，September1995.