孟亞男 張振懷 孟凡超
(1.吉林化工學院信息與控制工程學院;2.中石油吉林化工工程有限公司)
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對現(xiàn)代物流運輸服務的要求日益提高,分揀業(yè)務是現(xiàn)代物流運輸工程設備作業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。 目前,分揀點作業(yè)環(huán)節(jié)的人力成本和時間成本很高,因此,設計針對不同物料的自動分揀管理系統(tǒng),是提升配送服務亟待解決的問題。 為此,筆者提出以PLC 為控制核心, 利用西門子上位機WinCC 和下位機STEP7-300 軟件設計物料分揀自控系統(tǒng), 以期提高分揀環(huán)節(jié)的勞動生產(chǎn)效率和自動化水平。
基于PLC 的物料自動分揀自控系統(tǒng)的結構如圖1 所示。 打開電機,啟動電機M(指示燈L1為綠色),傳送帶運行,傳送帶上的物料由3 種顏色的傳感器和1 個物位傳感器自動識別并進行分揀,如鐵質、鋁質和紅色的物料,被相應的傳感器檢測到后帶動氣缸動作,然后被氣缸推進相應的滑槽內, 如果物料無法由顏色傳感器分揀,則由物位傳感器進行檢測,并由氣缸將所有未分類物料推入滑槽。
根據(jù)控制要求和設計系統(tǒng)結構需求確定了I/O 點,詳見表1,數(shù)據(jù)類型全部為BOOL 型。
表1 控制系統(tǒng)的地址分配
(續(xù)表1)
系統(tǒng)選用西門子S7-315-2DP 作為控制器,電源選擇PS 307 5A, 數(shù)字量輸入模塊選擇DI16×DC24V,數(shù)字量輸出選擇DO16×DC24V/0.5A。
在分析分揀系統(tǒng)和硬件選型的基礎上,編寫控制程序,實現(xiàn)控制要求的實時控制。
物料分揀程序(部分)如圖2 所示,程序段1是電機正轉,程序段2 是電機反轉。 程序段1 有常開觸點M0.0,常閉觸點Q1.1 和M0.2,當啟動按鈕M0.0 動作時,帶動Q1.0 電機動作,程序段中加入常閉觸點Q1.1 的目的是與程序2 形成互鎖,當電機正轉時,反轉一定接通不了;程序段3是在電機運行的情況下, 傳感器1 有動作時,帶動氣缸1 運行,進行伸的動作,把物料推入指定的滑槽內,在程序段3 加入定時器T1(定時時間2 s),當2 s 過后,定時器帶動程序段4 運行,程序段4 對應的是氣缸1 的縮回動作,同時在程序段中加入定時器T2,并在程序段4 中加入常閉觸點T2,以保證在2 s 之后氣缸縮回的動作完成之后,此段程序停止運行。后序程序段跟程序段3、4原理相同,此處不再詳述。
圖2 部分物料自動分揀程序
如圖3 所示, 開啟WinCC Explorer 窗口,創(chuàng)建名稱為“周”的單個用戶項。 在變量管理器中,添加驅動“SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE”。 在MPI 下生成名為“123”的新驅動程序的鏈接,將站點ID 設置為2,機架編號為0,插槽編號為2。上位機和下位機MPI 均為2 的PLC 站點間的通信。 通過名為“123”里的信息,在“123”下建立組,分別存放DI、DO 和M 點,方便管理點數(shù),按表1建立創(chuàng)建WinCC 的所有外部數(shù)據(jù)變量, 與PLC的通信相連。
圖3 上位機變量設定
對計算機啟動屬性進行設置,選用記錄運行系統(tǒng),全局腳本運行系統(tǒng),報表運行系統(tǒng),圖形運行系統(tǒng),用戶歸檔。
利用圖像編輯器創(chuàng)建一個名為“主圖像畫面”的物料分揀畫面,可以任意修改畫面窗口、背景顏色和字體大小,并增加相應的操作按鍵,把簡單的系統(tǒng)工藝流程圖在主畫面顯示出來(圖4)。
圖4 物料分揀上位機監(jiān)控界面
把下位機與上位機相連接進行仿真, 上位機的5 個按鈕可以直接控制下位機程序。 上位機組態(tài),當傳感器檢測到物料、氣缸有動作時,相應的指示會顯示為綠色,否則一直顯示為灰色。 指示燈L1 代表電機的運行狀態(tài),當為紅色時電機不動作,當為綠色時電機正常運行。 運行下位機跟上位機并建立鏈接,運行上位機監(jiān)控畫面。 系統(tǒng)未運行時的監(jiān)控畫面如圖5 所示。
圖5 系統(tǒng)未運行時的監(jiān)控畫面
點擊電機啟動按鈕,電機開始運行,同時在下位機給一個傳感器檢測到物料的信號, 整個物料分揀系統(tǒng)就開始工作。上位機電機運行且傳感器1檢測到物料時的監(jiān)控畫面如圖6 所示。
圖6 系統(tǒng)運行時的監(jiān)控畫面
筆者設計的物料分揀自控系統(tǒng), 能夠對不同物料和材料進行準確分類,分揀準確、操作穩(wěn)定且易于控制,可以連續(xù)、大量分揀和進出各種復雜物料,具有廣泛市場應用前景。