SIMIT方案設(shè)計(jì)-供料站控制系統(tǒng)試驗(yàn)

1、項(xiàng)目名稱：SIMIT方案-供料站控制系統(tǒng)試驗(yàn)Siemens SIMIT例程對(duì)象開發(fā)計(jì)劃書1. SIMIT例程簡(jiǎn)介MPS莫塊化加工系統(tǒng)是結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)特點(diǎn)開發(fā)研制的模擬自動(dòng)化生產(chǎn)過程，集機(jī)械、電子、通訊為一體高度集成的機(jī)電信息一體化的試驗(yàn)裝置，涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器技術(shù)、自控技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)學(xué)科的內(nèi)容。它包括供料站、檢測(cè)站、加工站、提取站、工件暫存站、機(jī)器人組裝站、沖壓站、成品檢測(cè)站、分裝站等多個(gè)加工單元。整個(gè)系統(tǒng)解決了學(xué)生不能在實(shí)際生產(chǎn)線上操作訓(xùn)練的問題，為教師和學(xué)生提供了一套符合實(shí)際情況的模擬教學(xué)環(huán)境。本例程選取供料站作為SIMIT例程，對(duì)其進(jìn)行建模與仿真。圖1 MPS中供料站

2、外觀圖2. SIMIT例程功能描述供料站一般作為MPS的第一站，為后續(xù)的各站提供物料及加工工件。供料站完成送料工作，將工件從料倉送到檢測(cè)單元，其工作流程為開始前檢測(cè)站是否復(fù)位，沒有復(fù)位，復(fù)位燈 亮，如果已經(jīng)復(fù)位，開始燈亮。按下開始按鈕，擺動(dòng)氣缸到下一站位置，檢測(cè)料倉是否有工 件，如果沒有工件，料倉空燈亮，并且擺動(dòng)氣缸回到料倉位置，如果料倉有工件，推出工件 到位，擺動(dòng)氣缸回到料倉位置，吸取工件，達(dá)到設(shè)定的真空度后，如果下一站沒有準(zhǔn)備好， 等待，如果已準(zhǔn)備好，擺動(dòng)氣缸到下一站位置，放下工件，循環(huán)結(jié)束。3. SIMIT對(duì)象與PLC的輸入和輸出接口表1數(shù)字量輸入地址定義數(shù)字量輸入地址符號(hào)定 義備注I0

3、.11B2伸縮缸在伸出位置I0.21B1伸縮缸在縮回位置I0.32B1工件被吸住10.43S1擺動(dòng)缸在料倉位置I0.53S2擺動(dòng)缸到料倉位置I0.6B4料倉空I1.0S1開始按鈕I1.1S2停止按鈕I1.2S3自動(dòng)/手動(dòng)I1.3S4復(fù)位I1.5Em Stop急停按鈕表2數(shù)字量輸出地址定義數(shù)字量輸出地址符號(hào)定 義備注Q0.01Y1工件被推出Q0.12Y1產(chǎn)生真空Q0.22Y2產(chǎn)生正壓Q0.33Y1擺動(dòng)缸到料倉位置Q0.43Y2擺動(dòng)缸到下站位置Q1.0H1開始 燈Q1.1H2復(fù)位 燈Q1.2H3料倉空 燈4. 利用SIMIT對(duì)例程建模利用SIMIT對(duì)例程建模思路：1 選題原則：選題的原則力求完整性

4、、真實(shí)性、實(shí)用性及新穎性，所選題目來源于實(shí) 驗(yàn)室建設(shè)，代表了控制系統(tǒng)中的離散加工系統(tǒng)，具有一定的代表性。2 界面設(shè)計(jì)：界面設(shè)計(jì)包括兩部分，即MPS供料站工作外觀圖與操作面板。此部分設(shè)計(jì)力求仿真對(duì)象界面美觀、友好，能清晰并完整反映 MPS供料站外觀特點(diǎn)，同時(shí)操作者可以 輕松掌握操作方法。3后臺(tái)設(shè)計(jì)：供料站后臺(tái)設(shè)計(jì)中使用大量RAMP組件，實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象中氣缸的伸縮、抬放、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作；在工件設(shè)計(jì)方面，主要采用工件的可件/不可見屬性，通過條件判斷來實(shí)現(xiàn)工件的位置改變。4.創(chuàng)新點(diǎn)難點(diǎn)：創(chuàng)新點(diǎn)的體現(xiàn)在于在設(shè)計(jì)中對(duì)仿真供料站運(yùn)行過程中的出錯(cuò)狀況進(jìn)行 仿真，如氣抓手吸取工件后的搬運(yùn)過程中，在尚未到達(dá)正確位置的情

5、況下，如果產(chǎn)生正壓， 工件便會(huì)掉落到其所在的垂直位置下方等。難點(diǎn)體現(xiàn)于仿真對(duì)象建模過程中動(dòng)作的真實(shí)性及連貫性實(shí)現(xiàn)，如旋轉(zhuǎn)氣缸吸取工件的旋轉(zhuǎn)過程等。建模過程與方法：1. SIMIT環(huán)境下MPS的仿真模型包括前臺(tái)動(dòng)態(tài)界面設(shè)計(jì)、后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)以及與控制器 的接口設(shè)計(jì)，而前臺(tái)界面設(shè)計(jì)部分又包括可視化部分設(shè)計(jì)與操作面板部分設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：MPS 被控 對(duì)象 仿真 模型前臺(tái)界 面設(shè)計(jì)可視化 部分設(shè)計(jì)操作面板 設(shè)計(jì)后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)與控制器的接口設(shè)計(jì)圖2 SIMIT環(huán)境下MPS的仿真模型結(jié)構(gòu)2. 前臺(tái)的動(dòng)態(tài)界面主要根據(jù)真實(shí)MPS外形與作用進(jìn)行設(shè)計(jì)，其與后臺(tái)的邏輯模塊間的設(shè)計(jì)是對(duì)應(yīng)的，通過后臺(tái)相應(yīng)邏輯模塊的使

6、能來驅(qū)動(dòng)前臺(tái)界面產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果或是采集前臺(tái)控制信息；與控制器接口的設(shè)計(jì)的主要任務(wù)為選擇恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)關(guān)，并在網(wǎng)關(guān)下建立與控制程序相一致的外部變量名稱與絕對(duì)地址，在供料站的SIMIT設(shè)計(jì)中，網(wǎng)關(guān)采用 PLCSIM后臺(tái)與網(wǎng)關(guān)的連接則通過后臺(tái)組件庫中的外部設(shè)備組件進(jìn)行關(guān)聯(lián)。因此，SIMIT環(huán)境下建立 MPS仿真模型的大致流程如圖 3所示：圖3 SIMIT環(huán)境下建立MPS仿真模型的流程3. 選擇PLCSIM網(wǎng)關(guān)并建立外部變量圖4 SIMIT中供料站輸入網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)圖5 SIMIT中供料站輸出網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)4 后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)主要通過外部輸出來驅(qū)動(dòng)各個(gè)組件的動(dòng)作，并最終反映到前臺(tái)界面中去，在這一部分中主要包括資源

7、分配管理、執(zhí)行器與傳感器設(shè)計(jì)、 工件位置轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、 出錯(cuò)模塊設(shè)計(jì)。a. 資源分配管理資源分配管理部分實(shí)現(xiàn)外部變量與后臺(tái)邏輯的關(guān)聯(lián)，通過后臺(tái)邏輯與前臺(tái)按鈕的關(guān)聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)外部變量與前臺(tái)控制面板的通訊。圖6所示為供料站的資源分配管理部分設(shè)計(jì):圖6供料站的資源分配管理部分設(shè)計(jì)b. 執(zhí)行器與傳感器設(shè)計(jì)MPS的各單元中使用了大量的氣動(dòng)執(zhí)行元件，SIMIT的任務(wù)為對(duì)這些執(zhí)行器進(jìn)行功能上的仿真。在供料站的仿真模型下，執(zhí)行器與傳感器的設(shè)計(jì)主要包括推出氣缸、擺動(dòng)氣缸、真 空氣缸的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，傳感器包括工件有無檢測(cè)、工件顏色檢測(cè)、限位開關(guān)等。在設(shè)計(jì)過程中, 使用了大量的“ RAMP “ AND等常用組件，圖7所示為

8、后臺(tái)邏輯中有關(guān)擺動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)的部分程 序：嚴(yán)m(xù)i nui IK?IM CHUT m圖7后臺(tái)邏輯中有關(guān)擺動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)的部分程序c. 工件動(dòng)作設(shè)計(jì)工件的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)部分主要體現(xiàn)在向料倉添加工件、工件被推出、工件隨擺動(dòng)氣缸動(dòng)作、工件被清除等。這些動(dòng)作及動(dòng)作間的切換均通過工件的動(dòng)作邏輯塊及工件間的切換顯示屬性來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中， 為完成一個(gè)工件加入料倉、被推出、被擺動(dòng)缸送到下一站位置以及被清除的動(dòng)作，分別通過三個(gè)工位間的顯示屬性來實(shí)現(xiàn)。其中大量使用了“RS、“ R_TRIG組件，由于需要考慮的使能條件較多，因此后臺(tái)邏輯較為龐雜，圖8所示為工件設(shè)計(jì)的一部分后臺(tái)邏輯:h fttQH hh圖8工件設(shè)計(jì)的部分后臺(tái)邏輯設(shè)

9、計(jì)d. 出錯(cuò)模塊設(shè)計(jì)出錯(cuò)模塊的設(shè)計(jì)是為了體現(xiàn)SIMIT設(shè)計(jì)中完全仿真被控對(duì)象的思想，即無論控制程序如何編寫，當(dāng)某一環(huán)節(jié)編寫出錯(cuò)時(shí)，SIMIT上仍然可以反應(yīng)這個(gè)出錯(cuò)的動(dòng)作。在供料站的模型設(shè)計(jì)中，出錯(cuò)模塊的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在擺動(dòng)氣缸吸取工件尚未到達(dá)平臺(tái)位置時(shí)，真空吸盤產(chǎn)生正壓的情況下，工件掉落在其正下方的動(dòng)作。圖9所示為此部分出錯(cuò)模塊的后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì):Inpotn 孩lor&g亡口usdtdirliirii a er-inrI-HOTX p:Fib*!k pgiildn圖9出錯(cuò)模塊的后臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)R.TRifi-En iiCiLKQb 1n IIli *!lr hi i !.> Ijii|! |j r idp hI5. 利用SIMIT設(shè)計(jì)例程操作界面圖io供料站操作界面操作步驟：1. 在STEP 7中打開“供料站”工程；2. 打開PLCSIM把PLC程序下載進(jìn)去，將 PLCSIM置于RUN-P狀態(tài)；3. 打開SIMIT,雙擊打開“ distributing”工程，在列表中雙擊 Simulation ;4. 開始仿真：步驟1:單擊“ Power” “Gas”按鈕，表示通電，給氣；步驟2:添加工件，按下“ add parts ”按鈕，當(dāng)工件已加入時(shí)，“Part_AV”傳感器有信號(hào)；步驟3:按