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1MPS物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境總體架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的MPS系統(tǒng)是集通信技術(shù)、RFID與Internet等先進(jìn)信息技術(shù)于一體的“InternetofThings”，其本質(zhì)在于信息與資源的全面共享。本研究模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為三層，如圖1所示：Devices—觸摸屏與各類傳感器等；Connect—Profibus-DP總線組網(wǎng)通信[8,9]；Manage—下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與MPS中各站單元。

2MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)原型

微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械MPS主要包含5個(gè)部分。

1)供料單元。

該單元是為加工過程逐一提供加工工件，主要有推料模塊和轉(zhuǎn)換模塊組成。

2）檢測(cè)單元。

該單元主要由傳感器傳遞工件加工特性信號(hào)，為后續(xù)的分揀提供依據(jù)。如由檢測(cè)氣缸進(jìn)行高度檢測(cè)，且將符合要求的工件通過推料氣缸經(jīng)上滑槽傳輸?shù)郊庸卧徊缓虾跻蟮墓ぜ南禄厶蕹?/p>

3）加工單元。

該單元通過四個(gè)工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，進(jìn)行模擬鉆孔加工，并進(jìn)行加工后質(zhì)量的檢測(cè)。

4）機(jī)械手單元。

完成工件的物流與分流，可進(jìn)行水平、垂直以及繞鉆頭方向旋轉(zhuǎn)三個(gè)自由度的控制。

5）分揀單元。

該單元根據(jù)檢測(cè)單元信息，由導(dǎo)向氣缸控制導(dǎo)向塊將傳送帶上的工件導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的滑槽。

3MPS觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)/用戶登錄

系統(tǒng)登錄界面如圖3所示，右側(cè)為彈出功能菜單。在該模塊設(shè)置用戶名和密碼，只有正確輸入才有該系統(tǒng)訪問控制權(quán)，否則觸摸屏菜單無(wú)法使用。登錄和退出可觸發(fā)宏指令。宏指令程序的基本原理是將文本輸入元件地址中的輸入內(nèi)容與設(shè)定內(nèi)容比較，輸入正確即可使菜單欄內(nèi)的功能鍵的使能位置“1”，即可進(jìn)行界面切換而監(jiān)控其他界面。若輸入錯(cuò)誤則彈出“輸入錯(cuò)誤”，無(wú)法切換界面。退出功能鍵使菜單欄內(nèi)功能鍵使能位置“0”。%

3.2生產(chǎn)管理模塊

由預(yù)先設(shè)定的訂單號(hào)與任務(wù)數(shù)、推料次數(shù)等管理與執(zhí)行生產(chǎn)。觸發(fā)定時(shí)器的寄存器的值由推料信號(hào)、開始/繼續(xù)按鈕和暫停按鈕的值控制。當(dāng)推料信號(hào)和開始/繼續(xù)按鈕均為ON、暫停按鈕為OFF時(shí)，該值為ON；否則為OFF。

3.3聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模塊

本模塊主要包含兩部分設(shè)計(jì)：圖形建模、宏指令編程動(dòng)畫控制。

1)圖形的建模

需要能顯示與仿真各個(gè)單元的運(yùn)動(dòng)過程，因此需要一系列的圖片，且各個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)越細(xì)越好，這樣使得系統(tǒng)在連續(xù)加工工件時(shí)各關(guān)節(jié)可以各自按現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，防止同一單元在存在兩個(gè)及以上工件時(shí)的動(dòng)作混亂，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。在分析各種軟件的優(yōu)劣后，研究選用FlashMX。基于其以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)制作連續(xù)動(dòng)作圖片方便，可插入補(bǔ)間動(dòng)畫，只需繪制少量圖片即可導(dǎo)出連續(xù)圖片，可節(jié)省勞動(dòng)力。(2)豐富的色彩，使圖片的效果栩栩如生。(3)可導(dǎo)出透明底色的圖片，方便圖片疊加，使仿真畫面更緊湊連貫。完成圖形建模后，需將其導(dǎo)入觸摸屏組態(tài)軟件EV5000中。在EV5000中，位圖主要應(yīng)用在圖形領(lǐng)域，即添加外部圖片。單擊新建圖形，選擇位圖，選擇合適的寬度和高度。將建模好的圖形添加進(jìn)新建圖形的不同狀態(tài)中，單擊可增加圖形的狀態(tài)，雙擊圖中黑色區(qū)域或單擊即可在該狀態(tài)添加位圖。添加或?qū)氩煌膱D片時(shí)，應(yīng)使用不同的文件名，若已有與導(dǎo)入名稱相同的圖片，將直接引用之前導(dǎo)入并保存在/image內(nèi)相同文件名的圖片。位圖庫(kù)中圖片的尺寸和色彩直接決定了目標(biāo)文件的尺寸大小，也影響到組態(tài)執(zhí)行的速度。圖形新建成功后，該圖形名將顯示在右圖的工程文件窗口的圖庫(kù)中，如圖4所示，在以后的工程運(yùn)用時(shí)，可以直接使用該圖形。

2)宏指令編程動(dòng)畫控制。

為了使聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的動(dòng)畫模擬達(dá)到實(shí)時(shí)、逼真的監(jiān)控效果，必須通過添加PLC程序的語(yǔ)句段來(lái)提取控制現(xiàn)場(chǎng)單元?jiǎng)幼鞯腜LC程序的信號(hào)量，由這些信號(hào)量編寫宏指令。宏指令編程的主要步驟：STEP1：根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程信號(hào)ON或OFF觸發(fā)圖形狀態(tài)量的遞增或遞減，形成動(dòng)畫仿真；STEP2：由傳感器確定其靜態(tài)位置，使其與現(xiàn)場(chǎng)一致；STEP3：各個(gè)單元間保持過渡平穩(wěn)。以分揀單元為例說(shuō)明聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控過程如圖5所示。分揀單元的運(yùn)動(dòng)過程為工件按不同類型導(dǎo)入不同的物料槽。所需的變量為：傳感器檢測(cè)有料信號(hào)、導(dǎo)桿放行信號(hào)、導(dǎo)入1/2/3號(hào)槽信號(hào)。分揀模塊在檢測(cè)有料信號(hào)后根據(jù)不同的入庫(kù)信號(hào)，將圖形狀態(tài)量設(shè)置為三個(gè)不同的入庫(kù)起始狀態(tài)，分別循環(huán)加1，完成不同的入庫(kù)仿真。

4結(jié)論

本研究結(jié)合國(guó)內(nèi)外常見的MPS系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、觸摸屏、PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線，對(duì)某微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的監(jiān)控功能。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為無(wú)所不在的推動(dòng)力量。在工業(yè)控制領(lǐng)域，觸摸屏設(shè)備以其友好的人機(jī)交互、強(qiáng)大的通訊能力和柔性等，已逐步取代傳統(tǒng)的控制面板和顯示儀表而迅速普及，并將獲得更為廣泛的應(yīng)用。

作者：顧鋒 曹冬梅 茅啟園 單位：南通職業(yè)大學(xué) 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 常州輕工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院