摘 要: 提出了基于PLC、監(jiān)控計(jì)算機(jī),、無線傳輸模塊組成的無線配送系統(tǒng),,闡述了整個(gè)系統(tǒng)的組成,硬件的組態(tài)和軟件的設(shè)計(jì),。并且對小車定位控制,、無線通信做了詳細(xì)的介紹。實(shí)際表明,,該系統(tǒng)具有操作簡便,、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn),。
關(guān)鍵詞: 配送小車,;PLC;監(jiān)控計(jì)算機(jī)
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,,人們生活水平的提高,,工人工資和產(chǎn)品原料價(jià)格都在增長,使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本不斷上漲,。怎樣改變生產(chǎn)方式提高生產(chǎn)效率,,成為這些公司迫在眉睫的事。在國外,,工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)很成熟,,而我國工業(yè)自動(dòng)化還處于起步階段。
隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,,工廠物資配送或養(yǎng)殖廠飼料飼喂的方式,,逐漸從人工方式向工業(yè)自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)變。用自動(dòng)化機(jī)器代替人工可以有效提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本,。PLC作為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展不可替代的控制手段,也將會(huì)隨之快速的發(fā)展,。本文通過設(shè)計(jì)以PLC為核心的智能配送小車[1-2],,實(shí)現(xiàn)了智能供料的目的。
1 系統(tǒng)組成及工作流程
1.1 系統(tǒng)組成
配送小車由PLC,、無線數(shù)傳模塊,、24 V直流電機(jī)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,、24 V鉛蓄電池,、盛料箱、投料模塊等構(gòu)成,。
1.2 工作流程
組態(tài)軟件作為上位機(jī)的控制平臺(tái),,根據(jù)上位機(jī)的指令,,配送小車從初始停靠位置,,沿水平軌道運(yùn)行,。由于每個(gè)食槽前都裝有用于光電開關(guān)檢測的反射擋板,可以準(zhǔn)確定位小車的位置,,并在所要投料的食槽前停下,,再通過螺旋輸送管投料到食槽內(nèi),投料完成后繼續(xù)下一次投料,。當(dāng)完成所有投料后,,小車?yán)^續(xù)向前直到到達(dá)返回位置,然后電機(jī)反轉(zhuǎn),,小車后退,,到達(dá)初始位置后停下,等待下次執(zhí)行指令,。具體過程如圖1所示,。
2 系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)工作原理圖如圖2所示,系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中PLC采用西門子S7-224XP CN,;無線模塊采用佳杰CC2530 ZigBee無線傳輸模塊,;傳感器采用滬工E3F-DS30C4 NPN光電開關(guān)。
西門子S7-224XP CN的通信端口為RS485模式,。通信連接方式為:采用RS232/485轉(zhuǎn)換器連接,,RS485的A正B負(fù)與PLC編程口3正8負(fù)連接。RS232端與ZigBee無線數(shù)傳模塊相連接,。西門子S7-200系列PLC的編程通信接口,,內(nèi)部固化的通信協(xié)議為PPI協(xié)議[3],如果上位機(jī)遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC的數(shù)據(jù),,就可以省略編寫PLC的通信代碼,。PLC通過連接直流電機(jī)控制器來控制配送小車上的投料電機(jī)和前進(jìn)后退電機(jī)。從而控制小車的運(yùn)行狀態(tài)和投料狀態(tài),。
3 PLC主要技術(shù)難點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
通過PLC來控制配送小車的活動(dòng)狀態(tài),。采用西門子S7-224XP CN晶體管輸出型PLC,通過STEP 7-Micro Win V4.0編程軟件對PLC進(jìn)行編程[6-8],。采用梯形圖來對PLC進(jìn)行編程,。
3.1 配送小車的定位
PLC輸入輸出連接圖如圖4所示,配送小車上帶有光電開關(guān)(I0.3),,每個(gè)食槽位都裝有反射擋板,。小車每次經(jīng)過食槽位,光電開關(guān)碰到反射擋板會(huì)使PLC產(chǎn)生一個(gè)瞬間脈沖信號(hào)(M6.0=1),如圖5所示,。當(dāng)配送小車前進(jìn)(Q0.0=1,,Q0.3=0)時(shí),經(jīng)過食槽位,,產(chǎn)生一個(gè)瞬間脈沖信號(hào)(M6.0=1),,PLC通過加減計(jì)數(shù)器C1,使C1+1,。當(dāng)智能小車后退(Q0.0=0,,Q0.3=1)時(shí),經(jīng)過食槽位,,產(chǎn)生一個(gè)瞬間脈沖信號(hào)(M6.0=1),,PLC通過加減計(jì)數(shù)器C1,使C1-1,,不同C1值對應(yīng)不同的槽位,,如圖5中的VB10,該數(shù)值就是傳入組態(tài)軟件中小車位置的變量,,上位機(jī)通過組態(tài)軟件顯示該配送小車的具體位置,。
3.2 循環(huán)投料的設(shè)計(jì)
配送小車向每個(gè)食槽投料的過程是一致的,其過程為:停止向前運(yùn)行—投料電機(jī)開—投料電機(jī)關(guān)—向前運(yùn)行,。完成本食槽投料后接著向下一個(gè)食槽投料,。此處PLC編程可以通過步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)循環(huán)投料。如圖6,、圖7所示,,步進(jìn)狀態(tài)S0.1為配送小車前進(jìn)與食槽定位過程,步進(jìn)狀態(tài)S0.2為投料過程,。小車在狀態(tài)S0.1時(shí),,配送小車運(yùn)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)(Q0.0=1),向前運(yùn)行,。假定上位機(jī)軟件設(shè)置為投料(M1.0=1),,經(jīng)過前文所述的定位后,當(dāng)C1=1時(shí),,M2.0=1,。之后就進(jìn)入了步進(jìn)狀態(tài)S0.2。當(dāng)進(jìn)入步進(jìn)狀態(tài)S0.2時(shí),,投完料后設(shè)置返回步進(jìn)狀態(tài)S0.1,。這樣一系列過程達(dá)到了循環(huán)投料的目的,。
3.3 投料過程設(shè)計(jì)
圖6梯形圖只是投料過程的一部分,,步進(jìn)狀態(tài)S0.2為投料過程。進(jìn)入步進(jìn)狀態(tài)S0.2后,Q0.0=0,,小車停止運(yùn)行,。VD150的值決定了投料的時(shí)間,該值是圖6中由上位機(jī)組態(tài)軟件傳入的,。小車定位的位置不同,,VD150傳入的數(shù)也不同。如圖7所示,,當(dāng)位置C1=1時(shí),,把VD100的數(shù)值傳給了VD150。而VD100的值是上位機(jī)組態(tài)軟件傳入的,。經(jīng)過一系列步驟,,最后經(jīng)過定時(shí)器T39,返回步進(jìn)狀態(tài)S0.1,,本食槽投料結(jié)束,,下一個(gè)食槽投料開始。
4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果
配送小車放于養(yǎng)豬場豬舍中,,放置上位機(jī)的房間與豬舍相距50 m左右,,其間有兩堵墻。經(jīng)測試無線通信正常,。配送小車可以達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo):(1)小車的載重量:100 kg,;(2)小車的運(yùn)行速度:0.5 m/s;(3)小車能在溫度為-10℃~50℃和相對濕度30%~85%的環(huán)境下運(yùn)行,;(4)小車能自動(dòng)定位每個(gè)豬欄的料槽,,并準(zhǔn)確進(jìn)行投料。
5 存在問題及解決方法
由于配送小車采用蓄電池供電,,會(huì)出現(xiàn)供電不足或斷電等問題,,導(dǎo)致員工不知道下次通電時(shí)小車的工作狀態(tài),出現(xiàn)投料失敗,。PLC可以設(shè)置有掉電數(shù)據(jù)保存和斷電自復(fù)位功能,,保證其工作狀態(tài)的穩(wěn)定。
配送小車到食槽前停下有一段剎車距離,,實(shí)際停車位置與理想的位置有一定偏差,,這偏差跟運(yùn)行速度有關(guān)??梢韵蚯罢{(diào)節(jié)反射擋板的位置,,從而調(diào)節(jié)實(shí)際停車位置,使小車停在指定投料位置,。
PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心,,它不僅編程方便而且運(yùn)行穩(wěn)定性高,。它與組態(tài)軟件配合使用,大大減輕了系統(tǒng)的開發(fā)難度,??傊琍LC將在未來自動(dòng)化控制系統(tǒng)中起到越來越大的作用,。整個(gè)系統(tǒng)采用ZigBee無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了配送小車與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的無線通信,,不但價(jià)格低廉,而且功耗低和可靠性高,。實(shí)際運(yùn)行可知整個(gè)系統(tǒng)具有操作簡便,、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn),。
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