自动化物流传送带已经应用到工业生产的各个部门,广泛应用于汽车、食品、医药、机械加工和电子元件生产线上,在国家的工业生产中发挥着举足轻重的作用。随着现代化物流设备和工业总线的出现与发展,物流系统与生产制造系统有机的融为一体,形成完整的生产系统[1]。这就带来了控制、通信结构复杂性和实现困难的问题。本文在此背景下,提出基于PROFIBUS-DP现场总线的物流传送带协调控制方案。
PROFIBUS现场总线[2]由西门子等公司制定的标准化规范,包括:用于主站之间通讯的FMS;用于过程行业从站之间通讯的PA;用于制造行业从站之间通讯的DP。因此本文就是研究设计基于PROFIBUS-DP现场总线的物流监控系统,监控生产线各个工位的数据采集,控制生产线传动带的运作。
2 系统硬件结构
本文设计的物流传送带负责产品物料的仓库存取,运输,条形码检测,电子标签检测,产品物料颜色检测,产品重量检测[3]等环节,是整个工业产品生产加工运输过程的重要组成部分。
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图1
系统分为两层,PROFIBUS-DP主站S7-300,从站S7-200CONTROL ENGINEERING China版权所有,及通过桥接模块PQ20连接的工控机。桥接模块PQ20主要是作协议转换,把电脑的串口RS232协议转换成PROFIBUS-DP的RS485协议。具体主要有以下五部分:
(1) 主站S7-300,主要负责1、2、3号拐角后,条形码与触摸屏工位之间,形状与尺寸工位之间的绿色传送带的运动控制,收集各个工位PQ20桥接模块发送来的工位工作状态信息(包括工位忙与不忙,操作中等)及工位采集数据的信息(包括物料条形码数据等),再通过总控工控机的PQ20桥接模块发送给总控进行处理。
(2) 从站传送带S7-200CONTROL ENGINEERING China版权所有,负责1、2、3号拐角前的绿色传送带,拐角滚轮、鼎升、旋转电机及圆拐角处滚轮电机的运动控制。
(3) 从站颜色触摸屏工位的 S7-200CONTROL ENGINEERING China版权所有,负责本工位滚轮传送带的运动控制,与We In View 触摸屏MT506S通信控制工程网版权所有,触摸屏主要是用来显示产品物料颜色与条形码数据。
(4) 各个工位的工控机控制工程网版权所有,包括采集物流产品物料的条形码电子标签工位、电子称重工位、形状检测工位、尺寸检测工位及堆垛机上下料工位。工控机的程序用VB编写,主要负责本工位硬件控制,及通过串口发送本工位的工作状态信息(包括工位忙与不忙,操作中等)及工位采集数据的信息(包括物料条形码数据等)到桥接模块PQ20上,PQ20完成协议转换,把RS232转换成RS485,工位信息传送到主站S7-300上。完成PROFIBUS数据采集任务。
(5) 总控工控机,S7-300从PROFIBUS采集到的信息也是通过桥接模块PQ20与总控工控机通信的,所以总控工控机其实也是PROFIBUS的从站,数据到了总控后通过VB编写的监控软件,可以显示各个工位的工作状态,产品物料的各种信息,而且总控的VB程序还要负责把产品物料的各种信息存入MS SQL数据库中,保存信息。
以下是物流生产线的工作流程的概述,如图2所示:
图2
1) 产品物料从仓库中通过堆垛机机器手取出,放到滚轮传送带上,传送到拐角1;
2) 拐角1鼎升旋转后,判断条形码工位是否忙,如果忙则产品物料停留在拐角1上,不忙则传送产品物料到条形码电子标签工位。
3) 条形码工位正常读取完条码及电子标签后,判断颜色触摸屏工位是否忙,不忙则传送产品物料到颜色触摸屏工位,同时通过PROFIBUS发送数据到S7-300。
4) 颜色工位读取完颜色数据后,拐角2不忙,送出产品物料,如果电子称工位也不忙,则拐角2把物料送到电子称重工位,颜色工位S7-200数据通过PROFIBUS发送。
5) 电子称重工位获得产品物料的重量后,也将判断下面一个工位是否忙碌CONTROL ENGINEERING China版权所有,不忙则送出物料,同时通过PROFIBUS发送工位状态及数据到S7-300,剩下的形状和尺寸工位同样完成本工位数据的采集与发送数据。