松下PLC在柔性制造系统设备控制中的应用.doc

第五期 西南交通大学报 - 5 -松下PLC在柔性制造系统设备控制中的应用张爱红 (无锡职业技术学院,江苏无锡214121)摘要:底层设备分系统是柔性制造系统(FMS)系统中的一个重要组成部分,主要包括:堆垛机、运输小车、机器人、数控机床等。为了实现计算机(PC)对FMS底层设备的控制,针对松下PLC串行通信协议和VC+串行通信方法,在无锡职院FMS二期系统中,应用FP0 PLC成功对数控机床、运输小车(AGV)等底层设备进行控制,给出了系统开发流程。关键词:PLC;协议;串口通信中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1671-7880(2008)05-0007-02Application for FP0PLC in FM S Devices ControlZHANG Ai-hong (WuxiInstitute ofTechnology, Wuxi214121, China)Abstract:The control on bottom devices is one of the important sections in FMS such as controlling of stackingmachine, AGV, robot andmachine tools, etc. In order to realize the controlby computer, the serial communication protocol forFP0 PLCand the serial communicationmethod based onMFC VC+ are introduced. On the basis of these, the movements ofmachinetools and AGV can be controlled. Developmentprocedures are given aswel.lKey Words:PLC; protoco;l serial communication引言底层设备分系统是FMS系统中的一个重要组成部分,主要包括:堆垛机、运输小车、机器人、数控机床等。对于不同的底层设备一般采用不同的控制方式,其中:堆垛机控制器为西门子S7 226 PLC,上位机通过配置PC站(OPC服务器)、使用SIMATIC NET软件实现OPC服务器与S7 PLC输入、输出接口点对点的连接,基于此开发PC控制程序;工业机器人有专用的通信协议1;而运输系统(AGV小车)、机床与机器人的联动控制均由性价比高、体积小、协议简明的松下FP0 PLC实现, PC机通过串口通信,实时读/写PLC寄存器值,实施设备控制,相比而言,应用松下PLC作为底层设备控制器具有适应性强,使用方便,开发周期短等优势。1松下FP系列PLC串口通信协议松下电工FP系列PLC采用MEWTOCOL串行通信协议2,主要特点有: 1)应用于程序处理和交互式操作; 2)数据传输采用ASCII码的形式; 3)指令由计算机发送; 4)PLC响应PC指令等。而PC控制的指令很多:读/写单触电、多触点、数据寄存器值等,但是数据读/写的格式基本相似,下文以数据寄存器DT的读为例。图1PC发送的读DT指令格式图2PLC应答指令格式PC发送的读数据寄存器DT指令、PLC应答指令格式分别如图1、2所示。为了读取PLC(站号为01)数据寄存器DT1的数值(假设DT1值为0102H),计算机侧首先发送指令:“% 01#RDD0000100001* ”,其中:读数据应用RD指令,第一个00001为数据寄存器起始地址,第二个00001为数据寄存器结束地址,校验码*代表无校验,结束符:CR;正常情况下, PLC应答的前十个字符为“% 01$RD0201”,应用程序可以提取返回值以作下一步的操作,如果PLC返回的第四个字符不是$,说明读寄存器出错,排除故障后尝试重新读取。2应用实例无锡职业技术学院FMS系统中, FP0 PLC主要应用在数控机床与安川机器人的联动控制以及运输小车的运动控制中。为了实现PC与PLC的通信,需要编写各自控制程序, PLC程序主要进行开关量的输入、输出和逻辑控制, PC程序通过串行通信实时读/写PLC数据寄存器的值以监控底层设备的运行。2.1数控机床与工业机器人联动控制数控机床与工业机器人联动控制要完成:“FP0 PLC控制程序设计、机床电气改造与DNC控制编程”三方面工作。PLC控制分析:根据输入/输出点数的需要,数控机床(数控车床CL20A、加工中心DMC63V)与机器人的联动控制采用的PLC型号不同,考虑到加工中心需增加自动夹紧机构和自动门,其控制直接由PLC完成,加工中心选用带16点输入和16点输出的晶体管型PLC;数控车床选用带6点输入和4点输出的继电器型PLC。其中加工中心开门、松夹具控制信号流如图5所示,首先机器人控制器发出开门指令(X6)机床开门(Y5)门开到位(XD、Y6)松定位缸(X8、Y2断电)、同时吹气定时2秒定位缸松到位(X4)松夹紧缸(Y0、Y1得电)夹紧缸松到位(X0、X1,Y8)机器人上下料。限于篇幅,机床夹具夹紧、关门的逻辑与此类似,不再赘述。上料完成后调度模块在CORBA统一通信平台3的基础上向机床DNC模块发出启动加工的指令,并实时检测机床状态,具体控制由DNC模块完成。图3加工中心开门、夹具松开的逻辑顺序 机床电气改造:加工中心DMC63V的数控系统为SI-NUMERIK 810D,机床面板信号由SIMATIC S7-315 PLC控制,经诊断(Diagnosis)测试后取出面板启、停与复位信号,应用Step 7 V5. 3编程软件修改机床PLC程序,增加外部PLC控制功能,即FP0的输出到S7 300作为机床启、停及复位信号, S7 300的输出到FP0作为机床实时状态信号(运行、停止、复位)反馈。机床DNC控制分析:为了实现上位计算机对机床的控制,在DNC控制模块中构建了全局循环线程函数:UINTDmcThreadFunc(LPVOID pParam),函数中根据机床状态标志(运行: 1、停止: 2、复位: 0)置命令号,进而转向相应的分支程序执行,流程如下:图4数控机床循环检测线程工作流程机床启动加工、实时状态检测以及自动门的开关等操作可由PC向PLC发送读/写指令来控制,以“启动机床加工”为例,部分程序代码如下:VOID CPLCPROTOC: STARTMACHINE()M_CONTROLCHARACTER = START;SENDRECEIVEPORT(LPCTSTR (M _CON-TROLCHARACTER);if (m _ backData. Mid ( 6, 2 ) = = _ T(“01”) /机床运行CPLCPROTOC为PLC协议类,封装了与PLC串行通信的底层操作,基于此调用成员函数STARTMACHINE()发送控制指令。其中START定义为字符串“% 01#WDD00001000010200* ”,即向站号为1的PLC数据寄存器DT1发送0002H, PLC应答数据存放到字符串m_backdata中,机床运行情况下前八个字符的返回值为:“% 01$RD01”,复位情况下返回值为“% 01$RD02”,可通过CString类成员函数Mid(6, 2)分离出DT1数值,并作相应判断,如为“01”说明机床运行,为“02”机床复位等,而字符串的发送与返回码的接受由函数SENDRE-CEIVEPORT完成。2.2运输小车运动控制运输小车与机床DNC控制基本思想类似,为了实现小车的运动与停止控制,底层控制采用松下FP0 PLC,上位机程序基于MFC VC+,在PLC协议类CPLCPROTOC的基础上实时读/写下位PLC寄存器值,文中给出部分PLC程序,如图5所示。(下转第16页)(5)专业品质。热爱高校思想政治教育工作,有奉献精神,认清学生的思想政治教育工作是主要业务,要集中精力、集中优势不断深入探索新形势下高校思想政治教育的方法。一个合格的高校政治辅导员,只有通过高校政治辅导员职业的专业训练,取得一定的资格,才能成为符合职业规范要求的专业成员。综上所述,要提高高校思想政治教育工作的实效性就必须提高政治辅导员的素质,关键在于作为教师的高校政治辅导员的专业成长。参考文献:1张富勇.试析高校政治辅导员的地位和作用J.河南教育学院学报(哲学社会科学版), 1994(3).2袁振国.当代教育学M.北京:教育科学出版社, 1998.3张西茜.辅导员工作浅论J.开封大学学报, 1997(3).4林天翔.论新时期高校政治辅导员的素质要求J.广西师范大学学报, 1998(1).5邓恢煌,李承材.高校政治辅导员劳动特点浅析J.湖北民族学院学报(社会科学版), 1997(5).责任编辑胡小勇图5运输小车PLC控制程序图中R9010为PLC内部常闭继电器,功能指令MV将数据寄存器DT1的值赋给WR0,而WR0的值与R0、R1R7继电器之间存在一定的关系:WR0为1时, R0常开触点闭合;WR0为2时,R1常开触点闭合;依次类推:WR0为4时;R2常开触点闭合等,因此,上位机可以实现对PLC的输出控制,例如发送“% 01 #WDD00001000010100* ”字符串, PLC的执行顺序为:DT1为1WR0为1R0闭合R10闭合自锁Y0输出,最终控制小车运动到数控车床缓冲站后停止。其余站点(加工中心缓冲站、装卸站)的启停控制与此类似。3结束语柔性制造系统(FMS)运输系统、数控机床与机器人的联动控制等应用松下电工FP0 PLC作为控制器、RS232通信方式,实践证明它经济实用、可靠性高,与各大品牌PLC一样,松下FP系列PLC可通过多种方式构成网络,其中FP2除了支持内部通信协议构成的网络外,还可以支持RS232、RS485、Profibus以及以太网络等通信方式,因此继续对它进行深入研究具有较高的应用价值。参考文献:1张爱红,刘全胜,戴勇.微机与工业