基于PLC通信的模塊化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

摘要：生產(chǎn)線控制是指對生產(chǎn)物資在生產(chǎn)線上的生產(chǎn)流程進(jìn)行控制的過程.本設(shè)計中我們根據(jù)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)點(diǎn)多.線長以及易于維護(hù)和系統(tǒng)升級的特點(diǎn)，選用松下PLC的PC-LINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計.FPΣ系列PLC強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)把機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)單元.貨物自動識別緩沖系統(tǒng)單元.堆垛系統(tǒng)單元和自動化倉庫系統(tǒng)單元進(jìn)行連接組成一個完整的生產(chǎn)線培訓(xùn)控制系統(tǒng)模型.這樣，各個分散單元既可以單獨(dú)運(yùn)行也可以對各分散的控制單元進(jìn)行資源整合組成新的控制系統(tǒng)，有效的提高了資源的利用率并且降低了控制系統(tǒng)的使用成本.

一.系統(tǒng)設(shè)計背景及發(fā)展

近幾年，隨著PLC制造工藝水平的不斷提高和CPU技術(shù)的發(fā)展使其穩(wěn)定性和性價比有了進(jìn)一步的提高，產(chǎn)品的類型和擴(kuò)展功能也更加豐富.在硬件性能迅速發(fā)展的同時軟件方面也加快了更新速度，尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信方面得到了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了各種不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，并且加強(qiáng)與計算機(jī)系統(tǒng)的兼容性.

生產(chǎn)線的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）現(xiàn)代化的生產(chǎn)線控制設(shè)備是生產(chǎn)線控制現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，首先是要采用快速.高效.自動化的生產(chǎn)線控制設(shè)備.（2）計算機(jī)管理可以對生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)管理與優(yōu)化.同時，通過計算機(jī)與其他系統(tǒng)實(shí)時聯(lián)機(jī)，發(fā)送和接收信息，使生產(chǎn)線控制系統(tǒng)于生產(chǎn)制造.銷售等系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系，可以提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效益.（3）系統(tǒng)化與集成化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：點(diǎn)多.線長.面寬.規(guī)模大.生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是把生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，看成一個整體，從系統(tǒng)化.集成化的概念出發(fā)去設(shè)計.分析.研究和改進(jìn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，不追求系統(tǒng)內(nèi)個別部分的高效和優(yōu)化，而是力求整體系統(tǒng)的優(yōu)化和高效.

二.系統(tǒng)設(shè)計目的

由于現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，目前的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)都采用了不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效率和效益.在生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，貨料的裝配.搬運(yùn).運(yùn)輸必須協(xié)調(diào)完成，否則會出現(xiàn)貨料堆積和貨料不夠搬運(yùn)的現(xiàn)象.為了使貨料快速.準(zhǔn)確.安全入庫，我們必須把各個系統(tǒng)連接起來，組成一個新的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng).

三.系統(tǒng)設(shè)計方法

應(yīng)用松下F PΣ系列P L C聯(lián)網(wǎng)通信功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以把16臺PLC通過鏈接單元連接起來組成PC-LINK網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使之組成多點(diǎn)結(jié)構(gòu)（1:N）的PLC網(wǎng)絡(luò)，即組成一種平等式總線型結(jié)構(gòu)的工業(yè)局域網(wǎng).系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)可以提（找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城）高可靠性，強(qiáng)化系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性及便于系統(tǒng)的維修和技術(shù)更新.通過模塊化的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)模型來模擬現(xiàn)實(shí)生活中生產(chǎn)線控制生產(chǎn)的全部過程，其原理不僅具有一致性，更可以在技術(shù)上采用實(shí)際生產(chǎn)線控制系統(tǒng)尚未采用的理論和技術(shù).

1.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要由管理層.控制層和執(zhí)行層三大部分組成.其中管理層是一個計算機(jī)生產(chǎn)線控制管理軟件系統(tǒng)，是生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的中樞.它主要完成以下工作：接收上級系統(tǒng)的指令（如月.日生產(chǎn)計劃）并將此計劃下發(fā)；調(diào)度運(yùn)輸作業(yè)；管理立體倉庫庫存；統(tǒng)計分析系統(tǒng)運(yùn)行情況；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)信息處理.執(zhí)行層一般包括：自動存儲/提取系統(tǒng)；輸送車輛；各種緩沖站.根據(jù)管理層.控制層和執(zhí)行層的不同分工，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)對各個層次的要求是不同的.對管理層要求具有較高的智能；對控制層要求具有較高的實(shí)時性；對執(zhí)行層則要求較高的可靠性.

設(shè)計舉例：立體倉庫的管理控制：庫存管理，根據(jù)立體倉庫原庫存情況和來自底層的出/入庫完成信息，管理立體倉庫庫存信息.（1）入庫管理：決定各種入庫申請的響應(yīng)順序，根據(jù)控制層發(fā)來的入庫申請或入庫條形碼信息為待入庫物料分配貨位，形成入庫任務(wù).（2）出庫管理：根據(jù)緩沖站（加工緩沖站和工位緩沖站）發(fā)來的需料申請，結(jié)合當(dāng)前庫存情況，形成出庫任務(wù).也可根據(jù)日滾動生產(chǎn)計劃確定初始發(fā)料或?yàn)榇稳丈a(chǎn)的出庫安排形成出庫任務(wù).（3）出/入庫協(xié)調(diào)：對出庫任務(wù)與入庫任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化組合，把滿足條件的出庫任務(wù)和入庫任務(wù)組合成出/入庫聯(lián)合作業(yè)任務(wù).根據(jù)運(yùn)輸任務(wù)的緊急程度和調(diào)度原則，決定運(yùn)輸任務(wù)的優(yōu)先級別（從眾多的物料需求申請中決定響應(yīng)順序），根據(jù)當(dāng)前運(yùn)輸任務(wù)的執(zhí)行情況形成運(yùn)輸命令和最佳運(yùn)輸路線.

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控：（1）生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)信息的采集：接收控制層發(fā)回的狀態(tài)報告，運(yùn)輸命令的完成，取消和修改報告.（2）生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測：對控制層發(fā)回的報告進(jìn)行分類整理，在屏幕上用圖形顯示各個緩沖站的狀態(tài)，立庫狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)輸狀況等.（3）異常情況的處理：檢查判別生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)中的不正常信息，根據(jù)不同情況提出處理方案.（4）人機(jī)交互：提供管理人員查詢當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行.

審核編輯黃宇