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| INTERBUS在稱重配料系統(tǒng)的應(yīng)用 | 2020-03-07 |
| 摘要：介紹了INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線自動(dòng)配重系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)物料管理中的應(yīng)用，闡述了稱重配料系統(tǒng)中串行通信和在線故障診斷功能的實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)通過OPC服務(wù)器與總線控制器通信。應(yīng)用工業(yè)組態(tài)軟件組態(tài)王進(jìn)行可視化編程。 1 引言 隨著物流管理配重自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，物流配重管理理念很快進(jìn)入汽車制造行業(yè)。對(duì)于一個(gè)汽車制造企業(yè)如何高效而有序地組織各個(gè)生產(chǎn)車間，各工位材料并及時(shí)送到地點(diǎn)十分重要。近年來國(guó)際上流行的汽車生產(chǎn)物流配重管理系統(tǒng)就是專門用于現(xiàn)代化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流量、物料、質(zhì)量、設(shè)備測(cè)量和監(jiān)控的信息配重系統(tǒng)，是一個(gè)柔性的自動(dòng)化控制配重管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以使物流通暢及時(shí)，實(shí)現(xiàn)倉庫最小庫存，而且可以使管理者及時(shí)了解整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和物流狀況，從而為企業(yè)配重管理決策提供依據(jù)。 汽車生產(chǎn)物流配重管理系統(tǒng)要求信息傳輸和系統(tǒng)具有反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、可擴(kuò)充性強(qiáng)、可維護(hù)性好等功能，采用INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線自動(dòng)配重系統(tǒng)能滿足以上要求。INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是德國(guó)Phoenix Contact公司1990年推出，主要應(yīng)用于汽車行業(yè)、煙草行業(yè)、過程自動(dòng)化等行業(yè)。IN—TERBUS總線是面向I／O的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總線，其恒定的2M的傳輸速率，集總幀的數(shù)據(jù)傳輸方式，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，使得稱重配料系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)I／O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換具有很高的實(shí)時(shí)性，是的高速總線。INTERBUS具有強(qiáng)大的總線組態(tài)、監(jiān)控、故障診斷功能，所以INTERBUS總線稱重配料系統(tǒng)具有良好的維護(hù)性和的可靠性。因此，INTERBUS總線在汽車生產(chǎn)物流系統(tǒng)中有的優(yōu)勢(shì)和吸引力。 2 稱重配料系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 稱重配料系統(tǒng)硬件由管理層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)層3部分組成。管理層為一工控機(jī)（上位機(jī)），作為人機(jī)界面，工控機(jī)通過組態(tài)王軟件與控制層交換數(shù)據(jù)?？刂茖佑蒔HOENIX CONTACT公司的現(xiàn)場(chǎng)總線控制板IBS ISA FC／I—T構(gòu)成，它直接插在工控機(jī)主板的ISA插槽上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、程序控制以及與管理層進(jìn)行信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)層由呼叫應(yīng)答系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成。呼叫應(yīng)答系統(tǒng)采用PHOENIX CONTACT公司的總線耦合器BK模塊IBS IL 24BK—T／U、數(shù)字輸入輸出DIO模塊IBIL 24 DO 16和IB IL 24 DI 16、串行通信模塊IBIL RS232、現(xiàn)場(chǎng)FLS模塊FLS IB M12 DIO 8／8M12和按鈕組成；顯示系統(tǒng)由LED顯示屏、燈箱構(gòu)成。整個(gè)自動(dòng)配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)IN_TERBUS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，除了總線控制板上有集中診斷顯示外，每個(gè)分散在系統(tǒng)中的模塊上也有相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況的顯示，通過診斷顯示的內(nèi)容，操作人員不借助于任何其它的工具就可得到INTERBUS系統(tǒng)的狀態(tài)。因此，整個(gè)INTERBUS總線系統(tǒng)具有良好的系統(tǒng)維護(hù)性。 3 稱重配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 稱重配料系統(tǒng)編程軟件采用符合IEC1131—3標(biāo)準(zhǔn)的PCWORX軟件，包括組態(tài)軟件SYSTEM WORX，編程軟件PROGAM WORX?？刂瞥绦虿捎脤哟问浇Y(jié)構(gòu)和模塊化編程思想，下層模塊被上層模塊調(diào)用，通過設(shè)計(jì)每層的基本功能模塊，在層實(shí)現(xiàn)控制、串行通信和在線診斷功能。下面介紹通信模塊、主控功能模塊和在線診斷模塊。 3．1 通信模塊 稱重配料系統(tǒng)通信模塊采用PCWORX提供的結(jié)構(gòu)文本語言編程，負(fù)責(zé)向外圍設(shè)備顯示屏發(fā)送信息。通信模塊主要調(diào)用了PCWORX提供的外圍設(shè)備通訊功能塊：PCP_CONNECT（通信連接）、PCP_WRITE（輸出到外圍設(shè)備）和STRING_TO_BUF（字符串傳輸?shù)骄彌_區(qū)）。由于向外圍設(shè)備發(fā)送的信息比較長(zhǎng)，需要顯示的字符串加上開頭的識(shí)別碼共50個(gè)字節(jié)，為防止后面的數(shù)據(jù)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，保證發(fā)送數(shù)據(jù)的可靠性，我們調(diào)用了PC_WORX提供的STRING_TO_BUF功能塊，先將識(shí)別碼和將要顯示的字符串依次寫入一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，組合成一條50個(gè)字節(jié)的字符串，再調(diào)用PCP_WRITE功能塊將信息發(fā)送到外圍設(shè)備。 3．2 主控功能模塊 配料系統(tǒng)主控功能模塊采用梯形圖編程，使用PC_WORX內(nèi)部功能模塊TON（延時(shí)導(dǎo)通模塊），R_TRIG（上升沿觸發(fā)模塊），F(xiàn)_TRIG（下降沿觸發(fā)模塊），GE（比較模塊），CTU（計(jì)數(shù)模塊）。AND和OR實(shí)現(xiàn)如下功能：根據(jù)生產(chǎn)要求，當(dāng)生產(chǎn)線上需要投送某物料時(shí)，生產(chǎn)工人按下對(duì)應(yīng)工位上的控制按鈕，總線控制器根據(jù)接收的過程數(shù)據(jù)信息，通過一種基于INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的通信模塊，發(fā)送該物料的名稱、工位號(hào)、數(shù)量等信息到LED大屏幕顯示屏，同時(shí)啟動(dòng)音樂鈴聲并點(diǎn)亮工位和燈箱上對(duì)應(yīng)該物料的指示燈。倉庫工作人員得到信息后，按下燈箱指示燈下面對(duì)應(yīng)的按鈕應(yīng)答，則燈箱上對(duì)應(yīng)該物料的指示燈熄滅，表示信息確認(rèn)已開始投料。總線控制器根據(jù)確認(rèn)的信息，將工位按鈕上方的指示燈由常亮轉(zhuǎn)為閃亮狀態(tài)，表示該物料正在投送中。當(dāng)物料到達(dá)呼叫的工位后，操作人員恢復(fù)按鈕斷開狀態(tài)，指示燈熄滅，表示該物料配送過程結(jié)束。 3．3 在線診斷模塊 稱重配料系統(tǒng)INTERBUS總線控制器IBS ISA FC／I_T中的標(biāo)準(zhǔn)寄存器提供了總線運(yùn)行的狀態(tài)信息，也可通過控制程序操作總線系統(tǒng)。總線控制器中的標(biāo)準(zhǔn)寄存器包括診斷狀態(tài)寄存器、診斷參數(shù)寄存器、標(biāo)準(zhǔn)功能啟動(dòng)寄存器、標(biāo)準(zhǔn)功能狀態(tài)寄存器和標(biāo)準(zhǔn)功能參數(shù)寄存器。寄存器的地址可以利用PCWORX組態(tài)軟件在稱重配料系統(tǒng)的輸入或輸出地址區(qū)域設(shè)定，以方便在編程中應(yīng)用。診斷狀態(tài)寄存器為一個(gè)字長(zhǎng)，每一位都反映了總線系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的某一方面情況。診斷參數(shù)寄存器為診斷狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位提供更為詳細(xì)的信息，當(dāng)外圍設(shè)備故障和總線錯(cuò)誤時(shí)，診斷參數(shù)寄存器提供錯(cuò)誤位置；當(dāng)控制器和總線錯(cuò)誤時(shí)，診斷參數(shù)寄存器提供錯(cuò)誤代碼。 配料系統(tǒng)在線診斷模塊采用ST（結(jié)構(gòu)文本）語言編程，編程后封裝成功能模塊FCDIAG，具有診斷和自啟動(dòng)功能。該模塊以診斷狀態(tài)寄存器、診斷參數(shù)寄存器作為輸入，經(jīng)過處理之后把診斷信息賦給全局外部變量ERR_DIAG_STATUS和ERR_DI_AG_PAPA，通過OPC自動(dòng)配料系統(tǒng)可以傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行處理。INTERBUS稱重配料系統(tǒng)一出現(xiàn)故障，總線則停止運(yùn)行。模塊的自啟動(dòng)功能可以自動(dòng)檢測(cè)故障是否清除，一旦檢測(cè)到故障已經(jīng)清除后，則通過標(biāo)準(zhǔn)功能啟動(dòng)寄存器啟動(dòng)總線運(yùn)行，自動(dòng)恢復(fù)稱重配料系統(tǒng)到正常運(yùn)行狀態(tài)。 4 用組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控軟件的開發(fā) OPC（OLE for process control）是過程控制中對(duì)象鏈接與嵌入自動(dòng)配料系統(tǒng)，OPC以組件對(duì)象模型和分布式組件對(duì)象模型自動(dòng)配料系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用客戶／服務(wù)器的模式，定義了一組COM對(duì)象及其接口標(biāo)準(zhǔn)，是一種工業(yè)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域?yàn)榱诉B接數(shù)據(jù)源（OPC服務(wù)器）和數(shù)據(jù)使用者（OPC應(yīng)用程序）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。INTERBUS OPC Server是Phoenix公司為INTERBUS總線系統(tǒng)專門開發(fā)的OPC Server，組態(tài)王通過它可以很方便地與INTERBUS總線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊。在上位機(jī)上用組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控軟件的開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)管理層對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理和監(jiān)控。下面介紹監(jiān)控軟件如何實(shí)現(xiàn)如下主要功能。 4．1 生成歷史數(shù)據(jù)庫 首先在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中定義I／O離散變量和INTERBUS總線稱重配料系統(tǒng)中的相應(yīng)變量連接，如數(shù)據(jù)詞典中定義I／O離散變量“呼叫按鈕01”和INTERBUS總線稱重配料系統(tǒng)中變量“ASB01”連接，所以當(dāng)呼叫物料時(shí)“呼叫按鈕01”變量由0變?yōu)?，當(dāng)結(jié)束呼叫時(shí)“呼叫按鈕01”變量由1變?yōu)?；然后定義“呼叫按鈕01”變量的數(shù)據(jù)改變命令語言，在數(shù)據(jù)改變命令語言的程序中用中間變量保存和物料相關(guān)的各種時(shí)間信息，并在系統(tǒng)預(yù)設(shè)變量“$秒”的數(shù)據(jù)改變命令語言中進(jìn)行計(jì)數(shù)，作為軟件定時(shí)器使用。當(dāng)結(jié)束呼叫時(shí)，用SQLInsert（DeviceID，″HJJL″，″呼叫記錄″）函數(shù)把各種信息寫入數(shù)據(jù)庫，函數(shù)中參數(shù)DeviceID為組態(tài)王通過ODBC數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)庫連接后生成的ID號(hào)，HJJL為表格模板名，呼叫記錄為記錄體名。 4．2 實(shí)時(shí)監(jiān)視 稱重配料系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面中每一圖形和相應(yīng)物料對(duì)應(yīng)，通過定義動(dòng)畫連接來改變圖形的屬性和位置、大小，形成動(dòng)畫的效果。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面可以實(shí)時(shí)動(dòng)畫地顯示生產(chǎn)過程中各工位對(duì)物料的需求以及各種物料的流動(dòng)狀態(tài)。 4．3 報(bào)表生成和打印 用KVDBGrid控件和生成的歷史數(shù)據(jù)庫連接，生成和打印有關(guān)物料各種報(bào)表，包括日投料報(bào)表、緊急投料報(bào)表、延誤投料報(bào)表以及各種查詢報(bào)表，這些報(bào)表可以作為企業(yè)管理決策和考核員工的依據(jù)。并可用命令來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行態(tài)數(shù)據(jù)的顯示、查詢和打印，部分程序代碼如下： 4．4 在線故障診斷 首先將故障類型、故障代碼和對(duì)應(yīng)的詳細(xì)信息以及處理方法保存在數(shù)據(jù)庫中。一旦INTERBUS稱重配料系統(tǒng)出現(xiàn)故障，診斷程序根據(jù)INTERBUS OPC Server送來的全局外部變量ERR_DIAG_STATUS和ERR_DIAG_PAPA可以立即獲取診斷后的故障類型、故障位置和故障代碼，并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫編程自動(dòng)配料系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)顯示故障詳細(xì)信息以及處理方法，維護(hù)人員根據(jù)這些信息做出迅速處理，并盡快恢復(fù)稱重配料系統(tǒng)運(yùn)行，以提高生產(chǎn)效率。因此，在線故障診斷提高了INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線稱重配料系統(tǒng)的可靠性。 4．5 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息和歷史數(shù)據(jù)發(fā)布 通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)配料系統(tǒng)，可以將實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，也可以將歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。公司的各個(gè)管理部門可以通過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和管理以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)資源共享，這為提高公司的生產(chǎn)效率和管理水平提供了有力的自動(dòng)配料系統(tǒng)支持。 5 結(jié)論 生產(chǎn)過程中的物料呼叫稱重配料系統(tǒng)采用INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線自動(dòng)配料實(shí)現(xiàn)，利用組態(tài)王在上位機(jī)設(shè)計(jì)了監(jiān)控軟件，使整個(gè)系統(tǒng)具有故障診斷和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能。稱重配料系統(tǒng)中在線故障診斷功能提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能便于管理層的監(jiān)控和管理。稱重配料系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，運(yùn)行狀況良好，達(dá)到了預(yù)期的控制要求。 | |
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