理工978-典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試-第十四章

14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)在本節(jié)中介紹的是供料單元和檢測單元聯(lián)機(jī)后的控制技術(shù)。兩個單元聯(lián)機(jī)后，需要做兩個方面的工作，一個是硬件方面的，另一個是

方面的。在硬件方面需要設(shè)計(jì)用于兩個單元進(jìn)行通信的I/O接口；

方面需要更改兩個單元的控制程序。下面分別加以介紹。14.1.1

通信I/O接口設(shè)計(jì)當(dāng)兩個單元連接起來后，在運(yùn)行時(shí)，兩個單元就不再是完全彼此獨(dú)立的了，而要受到彼此制

供料單元和檢測單元聯(lián)機(jī)后，供料單元供料時(shí)要看檢測單元是否做好了接受準(zhǔn)備，而檢測單元要求供料單元供料時(shí)，也要等供料單元準(zhǔn)備好了后才能輸送工件。否則它們就不能協(xié)調(diào)地運(yùn)行。它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過進(jìn)行信息的交換（通信）來解決的。若實(shí)現(xiàn)通信，首先要有傳遞信息的通道，在此

采用I/O接口直接傳輸?shù)姆绞?；其次要有通信協(xié)議。下面就針對供料單元和檢測單元聯(lián)機(jī)后的通信問題進(jìn)行

。下一頁

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兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)1.

需要傳遞的信息為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和運(yùn)行的可靠性，需要傳遞的基本信息有：兩臺設(shè)備的狀態(tài)、加工工件的信息、裝配工件的信息。設(shè)備狀態(tài)是指是否準(zhǔn)備發(fā)送/接收工件的狀態(tài)信息，有問必答，因此是雙向的信息交換。加工工件和裝配工件的信息是指各工件的顏色或材質(zhì)的信息，一般是前一單元向后一單元發(fā)送，因此工件信息是單向的。對于供料單元和檢測單元之間的連接，需要傳遞的基本信息僅為：兩臺設(shè)備的狀態(tài)。即：供料單元向檢測單元發(fā)出的狀態(tài)信息為是否已經(jīng)輸出工件；檢測單元向供料單元發(fā)出的狀態(tài)信息為需要工件和是否接收到工件。供料單元并不向檢測單元傳遞工件的信息，因?yàn)楣┝蠁卧獰o法判別工件的顏色和信息。14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)2.

通信I/O接口的數(shù)量各站可通過8根I/O線與前后各站進(jìn)行通信，互相交換信息（向前4根通信線，1輸出3輸入；向后4根通信線，3輸出1輸入）。（1）兩個數(shù)據(jù)信息（位D0，D1）；（2）兩個狀態(tài)信號線（收，發(fā)）。平時(shí)在通信時(shí)都是使用已經(jīng)做好了的標(biāo)準(zhǔn)通信總線，一般站與站之間一根通信總線就可以了。表14-1給出的是各站通信信號地址。圖14-1所示為各站之間的通信指向。由上面的圖表可以看出，在供料單元與檢測單元之間需要的通信I/O接口數(shù)量為：輸入、輸出接口各1個。供料單元需讀取檢測單元工件的需求信號，同時(shí)向檢測單元輸出工件輸出情況；而檢測單元向供料單元輸出工件需求信號，同時(shí)供料單元輸出工件是否完成的信號。上一頁下一頁返回14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)3.

各單元控制操作的安排根據(jù)設(shè)備控制的實(shí)際要求，設(shè)備的復(fù)位操作要有一定的順序，應(yīng)該按照倒規(guī)律進(jìn)行復(fù)位，即按照分類工作單元→檢測單元→供料單元（三個單元組成一條生產(chǎn)線）的順序進(jìn)行復(fù)位啟動。在上述的PLC控制方案中，各個單元的啟動是為前一單元的啟動工作而準(zhǔn)備，因此供料單元是最后一個啟動的，因?yàn)樵谒耙呀?jīng)沒有工作單元了。14.1.2

控制程序的編寫1.

程序的編寫

面的章節(jié)中已經(jīng)講述了各個單元的在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的控制程序的編寫方法，聯(lián)機(jī)后各個單元的控制功能與工藝過程沒有大的變動，只是各個單元在運(yùn)行條件上增加了一些相鄰單元的一些信息，因此在實(shí)現(xiàn)上并不，無須重新從頭編寫各單元的控制程序，只需在原有的程序上稍加改動即可。上一頁下一頁返回14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)聯(lián)機(jī)后，修改后的供料單元的自動控制功能下的工藝流程圖如圖14-2所示。主要的修改部分已經(jīng)用黑體字標(biāo)出。檢測單元的工藝流程也要做相應(yīng)的修改。（1）供料單元流程圖，如圖14-2所示。（2）檢測單元流程圖，如圖14-3所示。在考慮聯(lián)機(jī)后的工藝流程時(shí)，首先要考慮的是設(shè)備的安全問題，即考慮兩個單元之間的機(jī)構(gòu)是否會發(fā)生空間上的。對于供料單元來說，在向檢測單元發(fā)送工件時(shí)，檢測單元的升降工作臺必須始終處于最下端；從檢測單元的角度來講，其升降工作臺在接收工件時(shí)除了要在最下端外，上升時(shí)必須要確認(rèn)供料單元的擺臂已經(jīng)不在工作臺的上方了。這個問題的解決是靠在兩個單元之間進(jìn)行信號交換來實(shí)現(xiàn)的，因此對交換信號的設(shè)計(jì)就成了關(guān)鍵，即必須確定好何時(shí)發(fā)/收信號，以及信號何時(shí)結(jié)束。上一頁下一頁返回14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)其次要考慮的是工作（生產(chǎn)）效率、節(jié)能等問題。雖然MPS是機(jī)構(gòu)簡單的模擬設(shè)備，但是也可以設(shè)計(jì)出不同的工藝過程，不同的工藝過程會產(chǎn)生不同的工作效率和不同的能量消耗，因此，在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)要考慮這些因素。在確定了工藝流程的基礎(chǔ)上就可以編寫控制程序了。大家可以參照給出的流程圖所示的工藝流程先編寫出相應(yīng)的程序流程，然后再編寫出供料單元和檢測單元的控制程序。2.

程序的調(diào)試當(dāng)供料單元和檢測單元的程序都修改后，在仔細(xì)檢查的基礎(chǔ)上就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試了。調(diào)試時(shí)，首先按照設(shè)計(jì)好的通

口地址，將兩個單元的PLC接口連接好，但是先不要將兩個單元實(shí)際連接起來，彼此應(yīng)當(dāng)保持一定的距離，（距離以兩個單元在工作時(shí)不發(fā)生接觸為準(zhǔn)）目的是在程序發(fā)生錯誤時(shí)避免造成兩個單元的機(jī)構(gòu)發(fā)生碰撞。然后就可以進(jìn)行調(diào)試了。上一頁下一頁返回14.1

兩個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)在調(diào)試過程中，因?yàn)閮蓚€單元并未實(shí)際連接在一起，因此，

供料單元送出的工件并不能實(shí)際落入到檢測單元的工作臺上。所以在該環(huán)節(jié)上要通過人工“輔助”一下，將供料單元送出

的工件用手接住，與此同時(shí)在檢測單元的工作臺上放上另一

個工件，用這種方法就解決了因?yàn)閮蓚€單元未連接在一起而

造成無法實(shí)際輸送工件的問題。上面介紹的是供料單元和檢測單元之間的聯(lián)機(jī)控制，也可以將檢測單元和加工單元、加工單元和操作手單元、或其他能夠相連的單元分別連接起來進(jìn)行控制。上一頁

返回14.2

三個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)在上一節(jié)中介紹了供料單元和檢測單元聯(lián)機(jī)后的控制技術(shù)，在本節(jié)中將在此基礎(chǔ)上，再增加一個單元——分類工作單元進(jìn)行聯(lián)機(jī)控制。

同樣需要做兩個方面的工作，即硬件方面和

方面。在硬件方面需要設(shè)計(jì)的是用于兩個單元進(jìn)行控制的I/O接口；在

方面需要更改檢測單元和分類工作單元的控制程序。在這三個單元中，以供料單元作為開始單元，檢測單元為中間處理單元，而分類單元作為最后一站，將前兩個單元輸出的工件進(jìn)行分類。1.

通信I/O接口設(shè)計(jì)供料單元和檢測單元之間的通口一節(jié)中已經(jīng)介紹過了，三個單元聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)其接口是一樣的。下面只介紹檢測單元和分類工作單元之間的I/O接口設(shè)計(jì)。（1）需要傳遞的信息。對于檢測單元和分類工作單元之間的連接，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和運(yùn)行的可靠性，需要傳遞的基本信息有：兩臺設(shè)備的狀態(tài)及工件信息。下一頁

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三個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)設(shè)備狀態(tài)是指是否準(zhǔn)備發(fā)送/接收工件的狀態(tài)信息，有問有答，是雙向的信息交換。工件信息是指經(jīng)過檢測單元識別后的工件顏色和材質(zhì)，工件信息要與工件一起準(zhǔn)確地傳送給分類工作單元。工件共有三種：白色尼龍工件、黑色尼龍工件和鋁合金工件。（2）通信I/O接口的數(shù)量。①檢測單元。檢測單元需要向分類工作單元傳遞的信息有：是否已發(fā)送工件及三種工件的信息。傳送“是否已發(fā)送工件”信息用1位數(shù)據(jù)線；對于三種顏色的信息，最簡單的方法是使用3根數(shù)據(jù)線傳送，顯然占用的接口資源是最多的。為了節(jié)省有限的接口資源，采用2根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳送，編碼規(guī)則如表

14-2所示。因此，檢測單元與分類工作單元聯(lián)機(jī)工作時(shí)，需

要3個PLC的開關(guān)量輸出接口。工件材質(zhì)及顏色信息表示方法，如表14-2所示。14.2

三個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)②分類工作單元。根據(jù)檢測單元的分析，分類工作單元需要

3個開關(guān)量的輸入接口與檢測單元的3個輸出接口對應(yīng)，分別用于接收“是否已發(fā)送工件”和“工件”信息；需要1個輸出接口用于發(fā)送本單元的“接收/不接收”的信息。2.

控制程序的編寫（1）程序的編寫。

一節(jié)中已經(jīng)講述了供料單元和檢測單元在聯(lián)機(jī)后如何修改兩個單元的自動控制功能下的工藝流程等問題，現(xiàn)在由于在其基礎(chǔ)上又增加了一個單元，所以除了分類工作單元的工藝流程需要修改外，檢測單元的工藝流程也需要進(jìn)行相應(yīng)的修改。為了給學(xué)習(xí)者提供的鍛煉與提高的機(jī)會，在本節(jié)中不再給出聯(lián)機(jī)后修改的工藝流程圖，而是只給出重點(diǎn)提示，以培養(yǎng)大家的設(shè)計(jì)能力。檢測單元的修改并不復(fù)雜，在此不再贅述。上一頁下一頁返回14.2

三個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)檢測單元在向分類工作單元發(fā)送工件前需要查看分類工作單元發(fā)來的是否允許發(fā)送工件的信息，因此需要1個開關(guān)量輸入接口用于接收該信息。面的章節(jié)中介紹過分類工作單元的單機(jī)自動控制程序中，分類是按照工件放在傳送帶時(shí)的“單/聯(lián)”、“手/自”兩個按鈕表達(dá)的信息實(shí)現(xiàn)的，而現(xiàn)在分揀單元作為MPS中的一部分來工作，因此它應(yīng)該按照工件的信息來分揀工件。在編寫控制程序時(shí)，該部分的修改并不復(fù)雜，只需將原程序中的兩個按鈕輸入的部分換成現(xiàn)在的“di0”、“di1”即可。當(dāng)然，還要通過修改程序?qū)㈩伾盘枏牟僮魇謫卧獪?zhǔn)確地讀過來。在修改分類工作單元的工藝流程、程序流程時(shí)，最關(guān)鍵的是要解決好工件信息的接收與保存問題。（2）程序的調(diào)試。調(diào)試程序的前提必須是已經(jīng)認(rèn)真地檢查過了程序，并且沒有錯誤。上一頁下一頁返回14.2

三個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)在調(diào)試前，先將供料單元、檢測單元、分類工作單元依次連接在一起，然后將兩兩單元之間的PLC的I/O接口進(jìn)行正確的連接。注意，該做法的前提是供料單元與檢測單元的聯(lián)機(jī)調(diào)試已經(jīng)成功完成。調(diào)試時(shí)，請用PLC編程

的功能監(jiān)視工件的顏色及材質(zhì)信號是否按照規(guī)律準(zhǔn)確地進(jìn)行了傳送。在分類工作單元，最終實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)該是，每個滑槽中存放一種工件，當(dāng)某個滑槽中已經(jīng)裝滿了工件時(shí)，整個系統(tǒng)應(yīng)該暫停，等待處理；在滑槽被清理后，系統(tǒng)應(yīng)該能自動恢復(fù)

“生產(chǎn)”。上一頁

返回14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)14.3.1

多個工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)在MPS中，五個單元的結(jié)構(gòu)基本上可以反映出一個實(shí)際的生產(chǎn)加工過程：自動上料（毛坯）→毛坯質(zhì)量檢測→加工→加工質(zhì)量檢測→取走加工完畢的工件→按照一定的規(guī)律分揀或分裝工件。兩節(jié)中，已經(jīng)循序漸進(jìn)地介紹了不同數(shù)量的工作單元聯(lián)機(jī)后作為一個整體控制是如何實(shí)現(xiàn)的，如何進(jìn)行考慮的。有了前面的基礎(chǔ)，再實(shí)現(xiàn)五個單元的聯(lián)機(jī)控制就比較容易了。由于是三個單元聯(lián)機(jī)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行五單元的聯(lián)機(jī)控制設(shè)計(jì)，而且加工單元與操作手單元的單獨(dú)工作時(shí)的操作程序前面已經(jīng)介紹過了，因此面的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)起來相對比較容易，在本節(jié)中不再具體介紹，只是給出一定的提示。14.3.2

通信I/O接術(shù)下一頁

返回14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)供料單元和檢測單元之間的通

口

面中已經(jīng)介紹過了，多個單元聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)其接口是一樣的。檢測單元和加工單元之間、加工單元與操作手單元之間、操作手單元與分類工作單元之間的通信I/O接口無需進(jìn)行調(diào)整。1.

需要傳遞的信息通過前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，不難發(fā)現(xiàn)其實(shí)各站之間要傳遞的信息只有兩種：站的狀態(tài)和工件的信息。2.

通信I/O接口的數(shù)量表14-3給出的是各站通信信號地址。工件材質(zhì)及顏色信息的表示方法如表14-4所示。圖14-4為各站之間的通信指向。14.3.3

控制程序的編寫上一頁下一頁返回14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)1.

程序的編寫根據(jù)前兩節(jié)的敘述可知，在三單元的聯(lián)機(jī)程序的基礎(chǔ)上編寫五單元的聯(lián)機(jī)程序時(shí)，供料單元、檢測單元和分類工作單元的程序是不用做修改的，只需修改加工單元和操作手單元的程序。（1）加工單元。對于加工單元來說，需要修改的地方有：①

在修改加工單元的工藝流程、程序流程時(shí)，最關(guān)鍵的是要解決好顏色信息的接收與傳遞問題。由于在加工單元 有4個工位，每一個工件在加工單元上都要經(jīng)過4個工位，理論上在某一個時(shí)刻加工單元上的工件數(shù)量最多可以是4個，而這4個工件中的每一個工件都是3種工件的一種，即工件的信息具有不確定性。但工件的信息應(yīng)當(dāng)與工件始終保持一致，也就是說顏色要隨著工件“走”，工件轉(zhuǎn)一個工位該工件的信息也要隨之“轉(zhuǎn)”一個工位。上一頁下一頁返回14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)這樣才能保證工件在經(jīng)過本單元的加工后，其“信息保持不變”，同時(shí)還能隨著工件作手單元取走而準(zhǔn)確地將工件的信息傳遞給操作手單元，將這個問題解決好了，加工單元的程序編寫也就不成問題了。如何解決，留給讀者來嘗試。②修改檢測單元輸入工件和操作手單元取走工件前后的相關(guān)部分的程序。修改后，a.

必須保證檢測單元輸出的工件與工件信息被同時(shí)輸入；b.必須保證工件的顏色信息與工件一起被準(zhǔn)確地傳送到操作手單元；c.

必須保證檢測單元在輸出工件時(shí)加工單元的工作臺不應(yīng)該出現(xiàn)轉(zhuǎn)動的錯誤動作；d.必須保證操作手的安全，即在操作手取工件時(shí)加工單元的工作臺不應(yīng)該出現(xiàn)轉(zhuǎn)動的錯誤動作。（2）操作手單元。

面的章節(jié)中介紹過操作手單元的自動連續(xù)循環(huán)的控制程

序的編寫，在那個控制過程中，已經(jīng)涉及工件信息的問題，

操作方法與分類工作單元的做法是一樣的。具體的修改方法，留給讀者作為鍛煉與提高的機(jī)會。上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)2.

程序的調(diào)試調(diào)試程序的前提必須是已經(jīng)認(rèn)真地檢查過了程序，并且沒有錯誤。在調(diào)試前，先將供料單元、檢測單元、加工單元依次連接在

一起，將操作手單元放在加工單元的右側(cè)，但不連接在一起，距離以操作手伸出后接觸不到加工單元4號工位的工件及工作臺為準(zhǔn)。然后將操作手單元與分類工作單元連接在一起，最

后將兩兩單元之間的PLC的I/O接口線進(jìn)行正確的連接。注意：①該做法的前提是供料單元與檢測單元的聯(lián)機(jī)調(diào)試已經(jīng)成功完成。②在程序調(diào)試好之前，最好不要將操作手單元與加工單元實(shí)際連接在一起，以防止損壞操作手。調(diào)試方法與建議：14.3

多個相鄰工作單元之間的聯(lián)機(jī)控制技術(shù)①調(diào)試時(shí)，請用編程的功能監(jiān)視工件的信息是否按照規(guī)律準(zhǔn)確地進(jìn)行傳送。②由于操作手單元與加工單元沒有實(shí)際地連接在一起，所以操作手不能實(shí)際取到工件，在調(diào)試時(shí)，可以人為地將工件從加工單元的4號工位取出，然后放在操作手夾爪的下方，使其能夠夾到工件。如表14-5所示上一頁

返回返回表14-1

各站通信信號地址絕對地址符號地址注

解三菱西門子X20I1.0Di0從前單元讀入的工件信息d0X21I1.1Di1從前單元讀入的工件信息d1X23I1.2Ciq通信，從前單元讀入前站狀態(tài)X24I1.3Cih通信，從后單元讀入后站狀態(tài)Y20Q1.0Do0向后單元輸出的工件信息d0Y21Q1.1Do1向后單元輸出的工件信息d1Y23Q1.2Coq通信，向前單元輸出本站狀態(tài)Y24Q1.3Coh通信，向后單元輸出本站狀態(tài)圖14-1

各站之間通信指向返回圖14-2

供料單元流程圖返回圖14-3

檢測單元流程圖返回返回表14-2

工件材質(zhì)及顏色信息表示方法符號地址材質(zhì)及顏色金屬、銀白色尼龍、白色尼龍、黑色Di0/Do0110Di1/Do1100返回表14-3

各站通信信號地址絕對地址符號地址注

解三菱西門子X20I1.0Di0從前