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1、 MPS柔性系统第1章 绪论11.1 研究目的11.2 国内外研究现状2第2章 控制系统软件42.1 PROFICY MACHINE EDITION简介42.1.1 ME工作界面42.1.2 工具窗口52.2 IFIX62.2.1 iFIX概貌72.2.2 iFIX结构82.2.3 系统配置92.2.4 I/O驱动器配置9第3章 控制系统硬件143.1 MPS介绍143.2 VERSAMAX概述153.2.1 VersaMax特点153.2.2 VersaMax结构163.3 传感器173.3.1 对射式光电接近开关173.3.2 反射式光电接近开关183.3.3 光纤式传感器183.4 控制
2、指标及总体结构设计要求193.4.1 系统的功能要求及技术指标193.4.2 成品分拣单元的总体设计193.5 使用ME配置VERSAMAX213.5.1 新建VersaMax工程213.5.2 设置临时IP213.5.3 Hardware Configuration硬件配置223.5.4 标签属性与通讯测试233.5.5 Machine Edition与PLC之间的交互操作233.5.6 I/O分配243.6 控制过程26第4章 IFIX监控画面设计284.1 过程数据库284.1.1 数据块284.1.2 建立过程数据库294.2 INTELLUTION工作台324.2.1 工作台布局32
3、4.2.2 图符集324.3 表达式编辑器334.4 基于IFIX 的SCADA 系统的具体实现344.4.1 与底层PLC的通信344.4.2 人机界面344.4.3 动画实现35I第1章 绪论1.1 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（Mod
4、ular 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
5、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、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
6、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 国内外研究现状随着物流行业的不断发展加上自动化立体仓库的出现，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
7、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。MPS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
8、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。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。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
9、的现场化和远程化，而组态不仅能进行过程的动态显示，还可以进行状态实时修正。第2章 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 Editio
10、n及iFIX。2.1 Proficy Machine Edition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
11、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，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
12、、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。图2.1 Proficy Machine Edition工作界面2.1.2 工具窗口图2.2 工具窗口工具窗口主要由以下几部分组成，见图2.2 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Windows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
13、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 Watch 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
14、目从工具箱直接拖到ME编辑器中。2.2 iFIXiFIX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。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。 图2.3 iFIX 界面
15、 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过程提供一整套的解决方案。2.2.1 iFIX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。 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
