MPS柔性系统1

1、 i mps 柔性系统柔性系统 第 1 章 绪论.1 1.1 研究目的.1 1.2 国内外研究现状.2 第 2 章 控制系统软件.4 2.1 proficy machine edition 简介.4 2.1.1 me 工作界面 .4 2.1.2 工具窗口 .5 2.2 ifix.6 2.2.1 ifix 概貌.7 2.2.2 ifix 结构.8 2.2.3 系统配置 .9 2.2.4 i/o 驱动器配置.9 第 3 章 控制系统硬件.14 3.1 mps 介绍.14 3.2 versamax 概述.15 3.2.1 versamax 特点.15 3.2.2 versamax 结构.16 3.3

2、 传感器.17 3.3.1 对射式光电接近开关 .17 3.3.2 反射式光电接近开关 .18 3.3.3 光纤式传感器 .18 3.4 控制指标及总体结构设计要求.19 3.4.1 系统的功能要求及技术指标 .19 3.4.2 成品分拣单元的总体设计 .19 ii 3.5 使用 me 配置 versamax.21 3.5.1 新建 versamax 工程.21 3.5.2 设置临时 ip.21 3.5.3 hardware configuration 硬件配置.22 3.5.4 标签属性与通讯测试 .23 3.5.5 machine edition 与 plc 之间的交互操作.23 3.5.

3、6 i/o 分配.24 3.6 控制过程.26 第 4 章 ifix 监控画面设计.28 4.1 过程数据库.28 4.1.1 数据块 .28 4.1.2 建立过程数据库 .29 4.2 intellution 工作台.32 4.2.1 工作台布局 .32 4.2.2 图符集 .32 4.3 表达式编辑器.33 4.4 基于 ifix 的 scada 系统的具体实现.34 4.4.1 与底层 plc 的通信.34 4.4.2 人机界面 .34 4.4.3 动画实现 .35 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 研究目的研究目的 成品分拣在企业自动化生产线上，产品流水装配线上和自动化立体仓库中被

4、 广泛的应用。在企业的生产过程中，常常需要根据工件的材料、形状、颜色及重 量等进行分类。采用人工分类方法不仅生产效率低，而且生产成本高。成品分拣 系统正是针对解决企业生产过程中存在这类问题应运而生的，它可以有效的解决 产品分类的问题，因此成品自动分拣系统成为企业降低成本、提高效率和增强企 业竞争力的良好选择。 mps 柔性系统（modular production system 模块化生产加工系统）的一个典 型应用就是成品分拣过程，在这个过程中所涉及到的内容包括传感器技术，自动 控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及 plc，人机界面等，可谓 内容丰富，非常适合教学训练和开发。 随着

5、计算机技术的不断发展加上 plc 控制技术不断提高，集计算机及 plc 控制技术于一体的自动分拣控制系统，充分利用了两者的优势互补，可靠性高、 控制功能完善、实时性强、用户界面友好。一个合理的成品自动分拣系统可以减 轻工人的劳动强度，提高分拣的质量，提高劳动生产率，因此在工业生产的多个 领域具有非常广阔的应用前景。 虽然有关于成品分拣的方法有很多种，但从自动控制这一角度出发，绝大部 分的分拣方法都是利用 plc 与上位机的通信来实现控制的，而如何做到控制的有 效性和高效率则与所使用的控制器有很大的关系。versamax 控制器是 ge 公司推 出的新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强

6、、配置灵活、经济实用， 为自动化控制系统提供了功能强大的系列产品。 本课题以 mps 装置为控制对象，利用 ge versamax 控制器为设计平台来实 现对成品自动分拣控制系统的开发设计。该课题具有一定的实用价值，一方面可 以利用 mps 装置控制系统来模拟工厂自动化仓库的运作过程，了解其工作原理和 2 方式；另一方面也可以作为学校教学和企业培训的范例，通过对 mps 控制系统的 研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和 plc 等方面的知识。可以 说既达到了知识巩固与提高的目的，又增强了动手能力。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 随着物流行业的不断发展加上自动化立体仓库的出现

7、，mps 系统也即工业物 流控制与管理系统被作为一种有效进行物料分配和输送的方法得到越来越多人的 重视，目前很多学校和培训机构把 mps 装置化系统用来做为课程开发，课程训练 和人员培训的一个重要内容。面对社会需求，很多从事教学仪器生产的企业相继 开发出多种类型的 mps 产品用来满足学校和培训机构的需要。其中有不少的 mps 产品具有较强的真实性和生产实际性，我们完全利用这样的一套装置来模拟 一个较复杂的成品自动分拣过程。本课题研究的内容就是利用 mps 系统来进行产 品自动分拣方法的设计。 目前国内外有关于 mps 的产品都是仅限于硬件结构，而对于控制手段根据不 同的目的和需要有很多。mp

8、s 产品做得比较成熟的是德国的 festo 公司，但产 品价格昂贵，使得不少单位望而却步。面对这样一种需求，不少国内进行教学仪 器生产的企业瞄准市场，积极开拓，相继开发出一些较高质量的 mps 产品，由于 其价格相对较低，因此被很多学校购买，用来作为课程开发和课程训练的一种手 段。 对于 mps 进行成品分拣的控制方式常见的有两种，一种是用单片机来实现， 另一种是用 plc 来实现。利用单片机来进行控制系统设计对硬件的依赖性比较小， 成本低，但是由于缺乏稳定性，很难在工业生产环境中应用；而利用 plc 来进行 控制系统的设计，虽然硬件投入较大，成本较高，但具有很高的稳定性，因此被 广泛的使用。

9、 目前市场上针对 mps 系统控制设计用到的 plc 不外乎这么几种：ge，西门 子，三菱，欧姆龙，施奈德等。在中国市场上占据较大份额的是西门子和三菱， 很多工控场合中都以使用这两种 plc 为主。但是在一些大型自动化企业，如汽车 制造厂，钢铁公司，有色金属加工企业，化工厂和电厂等由于其自动化集成度很 高，又要求进行精确控制，因此所采用的 plc 大部分都是 ge 的。 3 在自动控制系统的设计中除了需要进行 plc 编程外，还有一个重要内容就是 要进行人机界面的设计，人机界面一般包括两种，一种是触摸屏，另一种是组态 画面。触摸屏的出现有利于实现控制的现场化和远程化，而组态不仅能进行过程 的动

10、态显示，还可以进行状态实时修正。 4 第第 2 章章 控制系统软件控制系统软件 成品分拣单元的 plc 控制系统作为一个完整的系统模型，利用了 plc 技术、 气动技术、传感器技术、位置控制技术、电气工程技术等技术。要想进行 plc 控 制系统的设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺过程、工 作特点和工作需求，明确控制要求以及各阶段的特点及相互关系以及各阶段之间 的转换条件。并对各个部分的功能有一个明确的了解。只有这样，才能在以后具 体的设计过程选择合适的功能模块，在以后的各个部分的配置安排中得心应手。 本章主要介绍设计中要用到的两种重要软件：proficy machine e

11、dition 及 ifix。 2.1 proficy machine edition 简介简介 proficy machine edition 提供了一个统一的完整系统用于解决自动化控制方案。 其特点在于提供了一个集成的开发环境，这样可以使用户花更多的时间在应用程 序的开发上而不是学习如何使用软件上。所有 machine edition 系列产品都被有效 的集成在一个统一的开发环境。 2.1.1 me 工作界面工作界面 ge 智能平台的 proficy machine edition 是一个适用于人机界面开发、运动控 制及控制应用的通用开发环境。proficy machine edition

12、提供了一个统一的用户界 面， 拖放的编辑功能，及支持项目需要的多目标组件的编辑功能。proficy machine edition 包括了基于网络的功能，如它的嵌入式网络服务器，可以将实时 数据传输给生产管理中的任意一个人。 proficy machine edition 内部的所有组件和应用程序都共享一个单一的工作平 台和工具箱。一个标准化的用户界面会有效的减少学习时间，界面如图 2.1 所示。 软件集成四大组件：逻辑开发器 logic developer-plc，logic developer-pc，人机 5 界面开发器 view，运动控制开发器 motion。其中每个软件产品都是独立的，

13、但是， 每个产品在相同的环境运行。这与 office 办公软件包十分相似。它可以包含文字 处理软件、电子数据表程序、数据库程序、图形显示程序。每个程序都能够单独 运行，但是它们都具有共同的视觉和感觉界面。 2.1.2 工具窗口工具窗口 工具窗口主要由以下几部分组成，见图 2.2 图 2.1 proficy machine edition 工作界面 图 2.2 工具窗口 6 浏览工具窗口 navigator 是一个含有一组标签窗口的停放工具视窗，它包含开发系统的信息 和视图可供使用的标签取决于你安装哪一种 me 产品以及你要开发和管理哪一种 工作。每个标签按照树形结构分层次地显示信息，类似于 w

14、indows 资源管理器。 属性检查工具窗口 inspector（属性窗口）列出已选择的对象或组件的属性和当前位置。可以直 接在属性窗口中编辑这些属性。属性窗口的左边栏显示已选择对象的属性。你可 以在右边栏中进行编辑和查看设置。 反馈信息工具窗口 feedback zone window（反馈信息窗口）是一个用于显示 me 产品生成的几 种类型输出信息的停放窗口。这种交互式的窗口使用类别标签去组织产生的输出 信息。 在线帮助窗口 companion（在线帮助）为你的工作提供有用的提示和信息。当在线帮助打开 时，它对 me 环境中当前选择的任何对象提供帮助。 数据监视工具窗口 data watc

15、h tool（数据监视工具）是一个调试工具，让你监视变量的数值。 工具箱窗口 toolchest（工具箱）是功能强大的设计蓝图仓库，你可以把它添加到项目中 去，可以把大多数项目从工具箱直接拖到 me 编辑器中。 2.2 ifix ifix 是全球最领先的 hmi/scada 自动化监控组态软件，已有超过 300，000 套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠ge 智能平台的 ifix 软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据，如图 2.3。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石 油天然气等各种工业应用当中， ifix 独树一帜地集强大功能、安全性、通用

16、 性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的hmi/scada 解决方案。 7 利用 ifix 各种领先的专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效的商业及 生产决策，以使企业具有更强的竞争力。 ge 智能平台的 ifix 是世界领先的工业自动化软件解决方案，提供了生产 操作的过程可视化、数据采集和数据监控。 ifix 可以精确地监视、控制生产 过程，并优化生产设备和企业资源管理。能够对生产事件快速反映，减少原材 料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场的反应速度，提高用户收益。 ifix 是 ge 智能平台过程处理及监控产品中的一个核心组件。它可以为准确开放 安全的数据采集及管理企业级的生产

17、过程提供一整套的解决方案。 2.2.1 ifix 概貌概貌 ifix是一套工业自动化软件，为用户提供一个“过程化的窗口”，提供实时 数据给操作员以及软件应用。 基本功能 数据采集 与工厂的 i/o 设备直接通信 ； 通过 i/o 驱动程序，与 i/o 设备接口。 图 2.3 ifix 界面 8 数据管理 处理、使用所取数据； 数据管理包括很多方面，如： 过程监视（图形显示），监视控制，报警，报表，数据存档。 节点介绍 一台运行 ifix 软件的计算机称为一个节点； 一个从过程硬件获取数据的节点称为一个 scada 服务器； - scada：supervisory control and dat

18、a acquisition 监视控制和数据采集。 - 节点之间通过 i/o 驱动软件和过程硬件进行通信。 - 建立并维护过程数据库。 - 具有数据采集和网络管理功能，而无图形显示的节点称为一个盲点 scada 服务器（blind scada）。 iclient 是不具有 scada 功能的节点； - 该节点从 scada 节点获取数据。 - 可以显示图形、历史数据及执行报表。 - 该节点有时称为 view 或 hmi 节点。 hmi- human/machine interface 人机接口。 同时具有 scada 和 iclient 功能的节点称为 hmi pak。 - 通过 i/o 驱动软

19、件和过程硬件进行通信，并显示图形、历史数据及执行 报表。 - 也可通过网络从其他 scada 节点获取数据。 2.2.2 ifix 结构结构 ifix 结构分为三层：i/o 驱动器、过程数据库和图形显示。 i/o 驱动器是计算机与外部设备（如 plc、仪表等）进行通讯的基础 过程数据库实时记录外部设备数据，并提供给计算机进行图形显示； 图形显示是使用过程数据库数据实现实时显示或控制等功能。 9 2.2.3 系统配置系统配置 ifix 启动之后，软件寻找一个文件以决定本地的配置。该文件包含特定的程 序和选项方面的内容，其对节点来说是独一无二的。要完成这些设定必须使用系 统配置应用 scu（sys

20、tem configuration utility），如图 2.4 所示。 配置内容包括： 文件路径配置； 网络连接； 报警和信息配置； 其它启动任务。 系统配置应用程序用来配置本地节点，并生成一个后缀为.scu 的配置文件， 有关接点的所有信息存储在 scu 文件中。 2.2.4 i/o 驱动器配置驱动器配置 ifix 的 scada 服务器的数据来自 i/o 驱动器。这些软件组件使 ifix 能够与 应用中的过程硬件进行通讯，ifix 可以与多种不同的 i/o 驱动器一起使用。 i/o 驱动器配置包括： scada 配置； i/o 驱动器种类； 图 2.4 系统配置应用序 10 驱动器配置

21、； 监视驱动器通讯。 scada 配置 驱动器配置 在 scada 服务器与过程硬件通讯前，需要定义并配置至少一种 i/o 驱动 器，ifix 在启动时最多可以装载 8 种 i/o 驱动器； 一些驱动器使用接口卡与过程硬件通讯，在这种情况下，需要配置相应 接口卡； sim 驱动器 sim 为 ifix 仿真驱动器，它的基本功能如下： 产生临时值（提供 2000 个 16 位寄存器）； 产生仿真值（14 个信号发生器）； 提供系统信息（报警及系统计数器）。 sim 驱动器地址 数据块可以从 sim 驱动器地址中读、写数据； 如果某一数据块写数据到同一地址，另一数据块则可以从该地址读数据； 表2-

22、1 i/o 驱动器举例 i/o 驱动器代码版本通讯方式 abhv6.x串口(com) abcv7.x驻留卡 ge9v7.x以太网 mb1v7.x串口 mbev6.x以太网 simv6.x串口 s7v6.x驻留卡或以太网 sl4v7.x以太网 rocv6.x无线或 modem 11 数据库重新载入时，ifix 复位 sim 地址； 对于模拟量，寄存器范围为：0-2000（位不能操作）； 对于数字量，寄存器范围为：0-2000（位范围为：0-15）； 精度为 5 位（标准精度位 7 位）； 只能用于基于时间的扫描。 ge9 驱动设置 在配置 scada 组态前，安装好所需的驱动，这里与 versa

23、max 连接，所以需 要 ge9 驱动。 安装 ge9 驱动后，要做到以下几点： 将 c:windowssystem32driversetc 文件中的 hosts 文件用记事本打开， 并进行修改，即在最后两行插入一些 plc 与本机 ip 即可，修改后的 hosts 文件如 图 2.5：即 plc ip 地址为 192.168.1.1，本机 ip 地址为 10.0.0.15。 打开 ge9 时，要添加 channel-device-datablock 图 2.5 修改后的 hosts 文件 12 其中 primary ip 修改为 plc 的 ip，delay 修改为 3。 i/o addre

24、ss setup 设置如下： 图 2.6 添加 channel-device-datablock 图 2.7 i/o address setup 设置 13 点击工具栏上的和按钮，进行通讯测试， 可以在 datablock 下看到测试信息，如 data 项显示 good，说明通讯成功。 保存配置完成后，保存配置文件 点击右上角图标，并做修改为： 系统配置中仍没有 ge9，驱动配置即可： 图 2.8 powertool 设置 图 2.9 ge9 驱动配置 14 第第 3 章章 控制系统硬件控制系统硬件 3.1 mps 介介绍绍 mps（modular production system）模块化生

25、产制造系统是一套采用美国先进 技术、能高度模拟实际工业生产中大量复杂控制过程的教学培训装置。其涉及的 技术知识包括电气技术、plc 控制、传感器、工业机器人、气动装置、机械技术 等，所用元件均为工厂实际使用的工业级产品，利用该系统进行实训，学生不仅 可以进行各单科知识的学习和实践，而且还可以进行工厂环境的机电一体化系统 综合训练，它是连接理论知识与生产实践的桥梁。 mps 系统由五个单元组成，即：供料单元、检测单元、加工单元、机械手搬 运单元、成品分拣单元，如图 3.1。每个单元各有一套 plc 控制系统独立控制， 既可各自独立动作，又可紧密相连形成一条自动生产线，完成零件的加工、检测、 搬运

26、和入库。因此，mps 系统能够为学生提供一个半开放式的学习环境。虽然， 各个组成单元的结构已经固定，但是，设备的各个执行机构按照怎样的流程运行、 各单元之间如何配合、最终模拟怎样的生产过程、整个流水线按怎样的操作模式 运转等，都可根据自己的理解，运用所学理论知识，设计出 plc 控制程序，实现 模拟流水线控制。整个系统基本涵盖了加工、搬运、检测工件直至仓库的全部流 程，体现了自动化生产线上物流、能量流、信息流的概念。 图 3.1 mps 模块化生产制造系统 15 3.2 versamax 概述概述 versamax 是 ge 公司推出的新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用 性强、配置灵活

27、、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大的系列产品。 versamax 是唯一具有“三合一”功能的系列产品，它既可以作为单独的 plc 控制机，具有可接受的价格和优越的性能；又可以作为 i/o 子站，通过现 场总线 受控于其它主控设备，诸如 ge 90 -70、90 -30 以及第三方 plc、dcs 或计算机 系统；还可以构成由多台 plc 组成的分布式大型控制系统。versamax 产品为模 块化和可扩展结构，构成的系统可大可小，为现代开放式控制系统提供了一套通 用的、便于实施应用的、经济的解决方案。 3.2.1 versamax 特点特点 使用方便，经济实用 i/o 模块和通讯模块都可

28、带电插拔； 自动配置 i/o 地址和参数； 真正的即插即用； 模块安装、扩展不需要任何工具； 图 3.2 versamax 16 无机架的紧凑结构，安装方便。 高可靠性和连续性； 遵照“六西格玛”原则进行优化设计； 先进的故障诊断； 可恢复的电子短路过载保护（escp）； 拔掉模块的状态可预先设定。 3.2.2 versamax 结构结构 versamax 主要有六个基本单元组成 cpu cpu 执行用户程序，直接控制本地 i/o 模块或通过现场总线控制分布 i/o 模 块，还可以与其它 plc 通讯。 本单元所选 cpu（型号为 ic200cpue05）带有两个串口(rs232 和 rs48

29、5 接 口)和一个内置的以太网接口，并有 7 个状态显示灯：电源灯(pwr)、系统自检 正常灯(ok)、运行灯(run)、故障灯(fault)、强制灯(force)、通讯端口 1 灯(port1)和通讯端口 2 灯(port2)，并且在指示灯侧面的盒盖打开后有运行 (run/on)、停止(stop/off)操作开关，正常情况下将此开关设置在运行位置， 上电后，cpu 上的 pwr、ok、run 指示灯亮。 niu niu 提供从站通讯协议将 i/o 模块和主机通过现场总线连接起来，主机可以 是 plc，也可以是一台 pc 机或 dcs 系统。 i/o 模块 versamax 提供了多种类型的

30、i/o 模块，除了常规的开关量、模拟量模块外， 还有热电阻 rtd、热电偶 tc 和高速计数器 hsc 等特殊模块，以满足用户的广泛 需求。 按照组态的顺序将输入输出模块插入 cpu 的右边，所有模块的正面上有一个 颜色编码条，蓝色代表直流模块，红色代表交流模块，金色代表混合(既有输入又 有输出功能)模块等等。i/o 模块支持带电热插拔，自动地址分配，设定总线地址 通过旋转地址开关，无须特殊工具组态。每回路均有绿色 led 指示灯，以显示该 17 输入/输出点的开/关状态。 i/o 底座 i/o 底座支持所有类型的 versamax i/o 模块的安装，背板总线通讯和现场接 线端子。i/o 模

31、块装卸时无须变动现场接线。 通讯模块 提供了 versamax plc 与其他设备的通讯。目前支持的通讯模块有： genius，devicenet（主），profibus -dp（从）。 电源及电源辅助底座 电源模块通过背板总线向 i/o 模块供电。在系统配置中，当 cpu 或 niu 上的 电源支持的负载电流能力不能满足配置的 i/o 模块需要时，可增加一个或多个电 源，其安装在电源辅助底座上。 3.3 传感器传感器 成品分拣动作的时机需要传感器来给予，本设计主要用到的传感器为：电感 接近开关。其主要用于判断工件在传送带上的位置。 3.3.1 对射式光电接近开关对射式光电接近开关 对射式光电

32、接近开关是指光发射器与光接收器处于相对的位置工作的光电接 近开关。其原理如图 3.3 所示。 本设计中对射式光电接近开关主要用于检测工件有无，当工件进入发射端与 接收端之间时，工件被检测到，为后面相应导向缸动作提供信号。 图 3.3 对射式光电接近开关原理 18 3.3.2 反射式光电接近开关反射式光电接近开关 反射式光电接近开关的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且发光器与光 接收器为一体化的结构，在其相对的位置上安置一个反光镜，光发射器发出的光 经反光镜反射回来后由光接收器接收。其原理如图 3.4 所示。 使用反射式传感器来控制工件是否进入滑槽，如果传感器检测到工件经过， 则有相应的信号输

33、出，从而证明工件已入槽。 3.3.3 光纤式传感器光纤式传感器 光纤电缆由一束玻璃纤维或由一条或几条合成纤维组成。光纤能将光从一处 传导到另一处，甚至绕过拐角处。其工作原理是通过内部反射介质传递光线。光 线通过具有高折射率的光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成的光线在光纤 内反射式传递。 光纤由芯部（高折射率）和护套（低折射率）组成。在光纤内，光被不断来 回反射，因而光能通过曲线路径。光纤式传感器外形如图 3.5 所示。 图 3.4 反射式光电接近开关原理 19 3.4 控制指标及总体结构设计要求控制指标及总体结构设计要求 3.4.1 系统的功能要求及技术指标系统的功能要求及技术指标 成品分

34、拣单元应实现的基本功能如下： 分拣出金属和非金属； 分拣出非金属中某一颜色块（绿、黑） 。 系统技术指标 输入电压：220v/380v； 执行驱动电压：24v/5a； 环境温度：055（工作），-2070（保存）； 相对湿度: 3585%（无冷凝）； 接地: 第三种接地； 气源: 0.4mpa0.55mpa； 工作环境: 禁止与腐蚀性、可燃性气体接触，防止导电尘埃； 3.4.2 成品分拣单元的总体设计成品分拣单元的总体设计 本单元主要由供料工序平台、过滤调压组件、传送模块、导向模块、挡料模 块、直流步进电机、plc 模块、i/o 接线端口、继电器、对射式光电传感器、反 图 3.5 光纤式传感器

35、外形图 20 射式光电传感器等组成。以下介绍本单元的总体设计。 成品分拣单元概述： 分拣滑槽有黑色、绿色和金属滑槽，根据颜色可以在各自的滑道上储藏，按 start（开始）键，传送工件一经确认，电机开始运行，金属导向缸启动，工件 进入第一个滑槽；再次按 start(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运 行，黑色导向缸启动，工件进入第二个滑槽；再次按 start(开始)键，传送工件 一经确认，电机再次开始运行，工件进入第三个滑槽。 初始条件 传压力、电源正常供给时，按 reset(复位)键，挡料缸处于挡出位置，两个 导向缸释放，以上条件满足后可以进行单机实验。 本单元气动原理图如下： 图 3

36、.6 系统工作流程 图 3.7 气动原理图 21 3.5 使用使用 me 配置配置 versamax 3.5.1 新建新建 versamax 工程工程 双击图标，即可启动 proficy machine edition。 点击 filenew project，按图 3.8 设置，并输入工程名并选择工具类型， 这里选 versamax plc，点击 ok。 3.5.2 设置临时设置临时 ip versamax 在首次使用、更换工程或丢失配置 信息后，以太网通讯模块的配置信息须重设，即 设置临时 ip，并将此 ip 写入 versamax，供临时 通讯使用。 将 pac 系统连接到以太网上； 图

37、3.8 选择工具类型 图 3.9 设置临时 ip 22 在工作界面中点击，打开后点击 ，如图 3.9，将自动弹出 设定临时 ip 地址对话框，输入以太网通讯模块的 12 位 mac 地址以及临时 ip 地 址； 以上区域都正确配置后，单击设定 ip（set ip）按钮； 对应的 pac 系统的 ip 地址将被指定为对话框内设定的地址，这个过程 最多可能需要 1 分钟的时间。 3.5.3 hardware configuration 硬件配置硬件配置 logic developer-plc 支持 6 个系列的 ge 可编程控制器（plc）和各种远程 i/o 口，包括它们各自所属的各种 cpu，机

38、架和模块。为了使用上述产品，必须 通过 logic developer-plc 对 plc 硬件进行配置。 在图 3.10 中，展开 hardware configuration，据实际机架上模块位置，右 键点击各 slot，选择 replace module 或 add module，以替换或增加模块。在弹出 的模块目录对话框（如图 3.11）中选择相应的模块并添加。本设计所选用的模块 配置为：pwr(ic200pwr002)，slot0(ic200cpue05)，slot1(ic200mdl650)， slot3(ic200mdl750) 选择完后，双击已经添加在机架上的模块，对模块进行详

39、细配置，可在右 图 3.10 硬件配置 图 3.11 添加硬件 23 侧的详细参数编辑器中进行参数配置； 右键点击 cpu slot，选择 configure，软件弹出参数编辑窗口，如图 3.12，其中显示 cpu 参数，可配置 cpu 存储类型。 点击，对其进行 ip 配置，要求其 ip 地址与临时 ip 一致； 检查 ic200mdl650，将该模块的 reference address（i/o 口地址）设置为 %i00513；将 ic200mdl750 设置为%q00465。 3.5.4 标签属性与通讯测试标签属性与通讯测试 右击项目标签，选择 properties，对项目 标签的属性进

40、行配置，包括标签名称和通讯方式 等，如图 3.13。选择通讯方式为 ethernet，并 填入 ip 地址，其 ip 地址与临时 ip 一致； 保存配置； 设置结束后，便可按建立通讯，如果 设置正确，则显示 connect to device，表明两者 已经连接上，如果不能完成软硬件之间的联系， 则应查明原因，重新进行设置重新连接。 图 3.12 配置 cpu 存储类型 图 3.13 配置标签属性和通讯方式 24 3.5.5 machine edition 与与 plc 之间的交互操作之间的交互操作 编写程序 点击 me 系统树中，选择logicprogram blocksmain，即可进入梯

41、形 图的编辑状态，如需添加程序块，可右击 logicprogram blocks，加入新程序块， 但 main 程序块不可删除，它是系统默认的用于连接其它程序块的主程序。在屏幕 上有梯形图编辑所需的快捷按钮： 另外，建议在离线模式下进行编程，待调试时再切换成在线模式。 下载程序 在整个程序编写输入完毕后，可将此程序下载到 cpu 中进行调试，点击 中的按钮进行程序编译检查，检查无误后， 点击按钮建立起计算机与 versamax 之间的通信联系。 通讯成功后，点击按钮，使 plc 在线，然后点击按钮，弹出下载对话 框，选择硬件配置，下载至 flash 两项，点击 ok，下载硬件配置信息至 fla

42、sh。 下载成功后，检查右下角状态栏上的提示信息，当出现 时，说明配置信息匹配。 如不匹配或有错误，可点击查看错误信息表，如图 3.14 所示。对于电池 没电等不影响使用的错误，可点击清除，然后继续检查、更改、 更新配置，直至匹配、无误。 图 3.14 错误信息表 25 3.5.6 i/o 分配分配 对于一个监控组态系统来讲，plc 中 i/o 的点定义是非常重要的，因为尽量 少 的点可以加快系统的响应速度，提高驱动的采集数据的准确性。在本系统中 plc 的 i/o 点定义如表 3 所示。 表 3 plc i/o 点定义 input nameinput operand 说明 5sb1i0051

43、3 start 按钮 5sb2i00514 stop 按钮 5sa1i00515 auto/manual 按钮 5sa2i00517 networking 按钮 5sb4i00518 reset 按钮 5es1i00519 emergency stop 按钮 5b1i00520 导向缸 1 退回检测 5b2i00521 导向缸 1 推出检测 5b3i00522 导向缸 2 退回检测 5b4i00523 导向缸 2 推出检测 5s1i00524 工件有无检测 5s2i00525 工件入槽检测 联机 i00526 3 号站 i00437 联机 i00542 3 号站 q00399 联机 i0054

44、3 3 号站 q00400 联机 i00544 3 号站 q00401 output nameoutput operand 说明 5sb1q00465 start 指示灯 5sb2q00466 stop 指示灯 5sa2q00468 networking 指示灯 5sb4q00469 reset 指示灯 5h1q00470 alarm 指示灯 5y1q00471 挡料缸伸出控制 5y2q00472 档料缸缩回控制 5y3q00473 导向缸 1 控制 5y4q00474 导向缸 2 控制 5ka1q00475 传送控制 联机 q00476 3 号站 i00438 联机 q00477 3 号站

45、i00439 26 本课题的 plc 程序是应用 proficy machine edition 软件编写的，详细 plc 程 序见附录：成品分拣单元联机程序梯形图。 3.6 控制过程控制过程 将 plc 程序导入 mps 系统后，便可按照设计者的需要进行相应的分拣工作， 本节主要介绍该单元的整个工作流程。 系统工作前按下 emergency stop 按钮，以确保各个部分恢复初始状 态，此时报警灯闪烁； 复位 emergency stop 按钮，报警灯不再闪烁，复位灯闪烁； 下 reset 按钮，复位灯停止闪烁，启动灯开始闪烁； 按下 start 按钮，启动灯停止闪烁； 当机械手搬运单元将工

46、件传送到本单元，系统开始运行，即启动传送带， 此时相应导向气缸动作，变为推出状态； 工件随着导向缸的动作滑至相应滑槽，此时反射式光电传感器会记录工件 图 3.15 位置图 27 是否已入槽，若入槽则导向气缸复位，同时对射式光电传感器检测机械手搬运单 元是否仍有工件运到本单元； 若无工件，则传送带运行一定间隔停止，反之则重复 5、6 步； 另外，工作工程中如果按 stop 按钮，并非立即停止，而是将工件推至滑 槽后传送带停止，此时启动灯闪烁。如果过程中按 emergency stop 按钮，则 传送带立即停止，同时报警灯闪烁。 单机运行与此类似，不再赘述。 28 第第 4 章章 ifix 监控画

47、面设计监控画面设计 为了能够尽可能的还原现场，本设计须对成品分拣单元进行监控画面设计， 通过动画形式将分拣画面形象直观地显示在屏幕上，以监控当前的状态，本章将 详细介绍如何实现这种效果。 4.1 过程数据库过程数据库 过程数据库是 ifix 系统的核心，它从硬件中获取或给硬件发送过程数据。过 程数据库由块组成。 4.1.1 数据块数据块 表4为几种比较常用的数据块类型： 表4 数据块类型 模拟量报警（aa）：每扫描一次，模拟量模块从 dit 表中的 i/o 地址中读取模拟量数据， 并使用该数据进行报警控制 模拟量输入（ai）：每扫描一次，模拟量报警模块从 dit 表中的 i/o 地址中读取模拟

48、量 数据 模拟量输出（ao）：每接收到一值，模拟量输出块把一模拟信号送入 dit 表中的 i/o 地 址 数字量报警（da）：每扫描一次，数字量报警模块从 dit 表中的 i/o 地址中读取数字量 数据，使用该数据进行报警控制 数字量输入（di）：每扫描一次，数字量报警模块从 dit 表中的 i/o 地址中读取数字量 数据 数字量输出（do）：每接收到一值，数字量输出块把一数字信号送入 dit 表中的 i/o 地 址 程序（pg）：提供运行小段程序的有力手段，增加过程的自动程度或进行批量控制 sql 数据（sqd）：定义了 fix 数据库中的数据，它来自关系型数据库，或送至关系型 数据库 文本

49、（tx）：从设备读入文本，或者往设备中写入文本 pid（pid）：在一闭环控制中，改变受控量与用户设定值的偏差响应，来维持平衡 29 4.1.2 建立过程数据库建立过程数据库 点击工具栏上的按钮，或在左侧选择数据库管理 器，打开数据库管理器，选择打开本地节点。 双击数据表，添加新数据块，在弹出的对话框中选择数据块类型。本系统主 要用到的数据块类型为：di、ai、pg。 点击增加数据块，选择数据块类型，如图4.2，选择di，进入数字量输入 对话框，点击“基础”，输入标签名及描述，本设计要用到仿真，故驱动器选择 sim，i/o地址只要满足寄存器范围在02000，位范围在015之间即可；之后点 图

50、4.1 数据库管理器 图4.2 数字量输入 30 击“报警”，由于本设计没有用到报警，故在报警选项中不启用报警处理；点击 “高级”，在启用输出前打钩即可，最后点击保存，确认启动扫描（如图4.3） ai 数据块定义与 di 相似，但其 i/o 地址不存在位操作。 pg 数据块主要用于编写程序，以使仿真画面具有动态效果，图 4.4 为本系统 的部分编程。 启用自动刷新功能 图4.3 启动扫描 图 4.4 pg 数据块 31 点击 toolsoptions 选项，在显示选项中启用自动刷新电子表（刷新周期最小 值为 5 秒），在编辑选项中选择修改后自动将该块设置为扫描。这样添加完数据 块后不用确认启动

51、数据扫描，而且数据表也能自动刷新。 确认后保存数据表。 本单元数据库定义如下 数据库 图4.5 启用自动刷新 32 4.2 intellution 工作台工作台 intellution 工作台是使用 ifix 的起点，所有项目的配置都将在 intellution 工作 台中完成，工作台可以：添加图形、创建报表或修改脚本；从其它程序中集成 activex 控件；显示应用数据的层次结构。工作台工作模式有两种：编辑模式和 运行模式，两者可通过组合键 ctrl+w 来切换。 4.2.1 工作台布局工作台布局 如图所示，工作台分以下四大区： 菜单栏 工具栏 工作区 系统树 4.2.2 图符集图符集 图符

52、集里包含了在开发过程中，使用率较高的对象，使用时只需从系统树的 “图符集”文件夹中选择图符集，双击打开该图符集，然后将对象从图符集中拖 入画面即可。 图 4.6 intellution 工作台 33 4.3 表达式编辑器表达式编辑器 表达式编辑器用来访问 ifix 系统中的所有数据源，并为动画指定数据源。使 用表达式编辑器创建特定的表达式，从数据源中访问数据，表达式可以是一个值 或多个用运算符连接的数值，如图 4.8 所示。 图 4.7 图符集 图 4.8 表达式编辑器对话框 34 4.4 基于基于 ifix 的的 scada 系系统统的具体的具体实现实现 4.4.1 与底层与底层 plc 的

53、通信的通信 在 scada 服务器启动以后，会载入一个过程数据库，这个过程数据库接收 来自 plc 的数据。所以在 ifix 中必须建立所需的数据库来对应 plc 中的数据， 现场数据传入映像表中，而后再经过扫描，控制程序传输到过程数据库。这样， 在组态应用中就可以利用内部数据库访问功能来取数据了。ifix 能与绝大部分 plc、dcs 通讯，并且可通过 opc 与任意支持 opc 的控制器、仪表通讯。 4.4.2 人机界面人机界面 在过程数据库中采集到现场数据后，就可以用 ifix 来创建动态画面，以此给 监控、操作和管理人员提供直观的生产流程、必要的报警提示和一些生产数据。 ifix 中提

54、供有颇为丰富的图符集，通过人机界面可以形象、直观的将生产工作状 态，各种所需的数据显示出来。从图 4.9 可以看出，用 ifix 组态的人机界面具有 画面清晰逼真等特点，同时画面运行时具有动态效果。 图 4.9 ifix 组态的分拣单元人机界面 35 4.4.3 动画实现动画实现 本监控画面中主要用到了位置和可视两大功能，位置主要用于传送带，可视 主要用于工件有无，挡料气缸伸缩，导向缸退回与伸出等。 本设计的思想是： 初始时，工件在传送带最右端，点击开始按钮（该按钮使用写标签值定义） ； 传送带带动工件水平运动（传送带动是通过工件水平移动体现的，选中初 始位置工件双击，出现如图 4.10 基本

55、动画对话框，点击，选择位置，在位置 专家对话框中填写参数，最大偏移设为 6.5，即挡料气缸位置处）； 工件移动到挡料气缸处被挡住，延迟 2s，气缸缩回，工件通过（此时原 工件隐藏，第二工件可见，通过定义实现，挡料气缸也是如此）； 工件继续前进的同时，导向缸 1 动作，工件到达该处转向（第二工件的最 大偏移定义为 12.5，即导向缸 1 位置处。导向缸 1 伸出可视。第二工件被第三工 件取代）； 工件转向进入滑槽，直至滑到槽底（由于滑槽是斜的，须水平与垂直同时 定义，如图 4.11）； 本例只是其中一种形式，另两种与此类似。另外工件移动是通过在 pg 块 中编程实现的，数据源为模拟量。 图 4.

56、10 基本动画对话框 36 图 4.11 位置专家设置 37 第第 6 章章 调试调试 6.1 ge 智能平台的整体调试智能平台的整体调试 采用 proficy machine edition 软件，它可以对 ge 智能平台所有的控制器产品 进行编程、组态和诊断，并支持 logic developer-plc、logic developer- pc、logic developer-state、motion developer、view station 不同的组态，为机器 级的编程、监控和数据采集和故障分析提供了一个统一的、集成的开发环境。 在进入程序后，选择开发环境选择窗口：选择 logic

57、developerplc 一栏 给新建工程项目取一个工程项目名称，同时在项目模板栏内选择 versamax plc 硬件组态：将所有的硬件配置增加到主机架上，即 pwr(ic200pwr002)， slot0(ic200cpue05)，slot1(ic200mdl650)，slot3(ic200mdl750) 用梯形图编写程序：在工程浏览窗口的工程标签中，展开 logic 文件夹， 展开 program block，编写程序。 程序写完后用 debug 菜单中的 check block 检查程序无误后，才能下载程 序 先用串口通讯的方式给 cpu 下载一个 ip 地址：用串口电缆线将电脑和 cpue05 的串口 2 连接好，更改 target1 的属性，将物理端口改