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案例详细
标题WinCC4.0实现FMS物料贮运系统的监控
技术领域
行业
简介FMS是一个自动化的制作系统，但在实现过程中，系统的运作所需时间长，自动化控制的实现比较困难。Wincc是一个具有强大功能的组态软件，可实时监控，可保证物料系统的可靠运行。本文在此基础上提出利用WinCC平台实现对柔性制造系统中物料贮运系统的监控。
内容
0、引言
        FMS是一个较完善的、高自动化的制造系统。FMS系统一般具备加工、输送和控制的3个自动化环节，而其物料输送环节更是柔性制造系统与其他制造系统的主要区别，据统计资料表明，在中小批量生产中原材料、工件等的输送、搬运、等待所需辅助时间占零件生产时间的90%以上，可见物运系统的优劣直接影响柔性制造过程。利用Wincc组态软件对FMS系统中的物运系统进行监控，可以通过直观的界面监控来保证物运系统的可靠运行。
 
1、Wincc的简介与应用
         SIEMENS公司的WINCC是一个较为实用且与SIMATIC产品无缝连接的组态软件，其界面友好，功能强大，可以实现控制界面设计、硬件组态、标签归档、报警归档、打印归档与用户管理。该软件，不管是用于单机简单工程项目，还是多机网络下的复杂工程项目，都可以快速的配置和组态。由于它能够在Windows标准环境下利用各种Windows的便利功能，因而可以大量的缩短开发生产过程的时间。
        Wincc包括六个主要的编辑器：图形编辑器、全局脚本编辑器、用户管理和项目安全编辑器、报警存档编辑器、变量存档编辑器和报表设计编辑器。本文主要运用图形编辑和全局脚本编辑功能，结合FMS物料贮运系统实际运行原理, 设计出较为美观的虚拟演示画面和以PLC驱动的监视画面，使其能任意分步实现装卸、贮存、加工控制，而且还可以全自动运行。
                     
2、虚拟对象FMS物料贮运
         FMS物料系统主要由托盘库、加工中心、装卸站，物料小车等组成。物料小车是运输和交换工件的直接执行者，小车通过位置传感器的精确的定位，发出信号通过PLC执行指令进行相应操作。
        通过Wincc可以对FMS物料贮运过程进行虚拟仿真，通过编写相应程序进行虚拟演示可模拟FMS物料系统的运行过程。同时通过上位机与PLC之间的通信，不需亲临现场就可以通过利用Wincc建立的仿真界面平进行远程监控并指导操作。整体结构如图1所示。



3、画面设计与软件控制
        通过Wincc图形编辑器设计画面来展现现场流水线操作画面，在全局脚本中对编写相应的，编写实时PLC控制程序，以实PC机与PLC之间的信号传送。下面为Wincc的程序流程图



3.1画面的设计
         主画面分为自动演示画面与手动操作画面，自动演示画面让初用者能了解这一系统的加工过程，手动画面就是通过画面上的命令按钮发出命令，通过PLC执行命令进行相应的操作。图2显示了自动演示的画面。相应的各部件通过编辑功能来制作画面和设定属性。


图2   



                                   
3.2 画面动作的实现
         Wincc画面上的对象通过已编写的C语来实现动作，若给“on/off”（开始/停止）属性中“Events”下的鼠标事件编写以下程序：
#include "apdefap.h"
void OnLButtonDown(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName, UINT nFlags, int x, int y)
{if (GetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName)) 
 //当收到对象信号时，执行程序
{SetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName,0);   // 设置对象为0，
SetVisible(lpszPictureName,"pannel",0);      //使"pannel"显示“0”状态
}
else
{SetIndex(lpszPictureName,lpszObjectName,1);    //设置对象为1，
SetVisible(lpszPictureName,"pannel",1); }    // 使"pannel"显“1”状态
}
从而实现图2中各个开关按钮的通断，进而实现人工控制整个物料系统的运作。（图3所示）


图3



 
3.3 PLC控制
        外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算，处理后送到输出输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。
        本文应用三菱FX2N系列可编程控制器。三菱公司生产的FX系列可编程控制器是高性能整体式结构的小型PLC，它由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能模块组成。基本单元内由CPU、存储器和输入/输出(I/O)等组成。每个PLC控制系统必须具有一个基本单元，扩展单元中有电源，而扩展模块内部无电源，由基本单元和扩展单元提供，但可利用扩展单元或扩展模块来增加I/O点数，从而灵活地改变系统的输入、输出点数比例，利用特殊功能单元来增加PLC的控制功能。
        FX系列PLC系统最大I/O点数为256点，在进行PLC控制时要考虑物料系统实际运行时实际情况，使用或者选用适宜的I/O获取工控现场数据。同时对监控中使用的某些键通过中间继电器进行互锁，以避免数据混乱及非法操作。如当装卸站、取毛坯、加工中心、小车运行开关打开，存毛坯关闭时，考虑到小车从托盘库中的取毛坯处取毛坯后，会把毛坯放在放在了加工中心，因而在装卸站中取毛坯中没有意义，存毛坯开关又没打开，因而使用中间继电器以强制装卸站不动作。
4、结束语
       本案利用组态软件Wincc实现柔性制造系统中物料运输的监视与控制，实现过程中应用嵌入式c语言编程，系统稳定、操作方便、界面直观。同时也为柔性制造系统的实现与研究提供了很好的经验。
参 考 文 献
[1] 西门子公司的WinCC使用手册
[2] 田瑞庭主编，《可编程控制器应用技术》[M]，北京，机械工业出版社，1994
[3] 邓子琼等著，《柔性制造系统建模及仿真》[M]，国防工业出版社，1993