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基于CC-Link的并條生產(chǎn)系統(tǒng)的研究

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

一、引言

如圖1所示為ASFA306型并條機(jī)的工藝過(guò)程,并條機(jī)機(jī)后是導(dǎo)條架,下面每側(cè)各放6個(gè)或8個(gè)喂入棉條筒1,每側(cè)棉條為一組。棉條經(jīng)由導(dǎo)條羅拉2和給棉羅拉3,進(jìn)入牽伸裝置4,經(jīng)過(guò)牽伸的須條沿前羅拉表面進(jìn)入弧形導(dǎo)管6,聚攏成條后由緊壓羅拉7壓緊成光滑緊密的棉條,再由圈條盤(pán)8有規(guī)律的圈放在輸出棉條筒9內(nèi)。
    
    目前,紡織廠的并條車(chē)間都是以人工看管機(jī)臺(tái)為主,生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度很低,而且紡紗車(chē)間具有溫度高、飛絲多、噪聲大等特點(diǎn),這種惡劣的環(huán)境對(duì)人的健康很不利,工作也易疲勞。為了提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,我院與海安紡機(jī)廠合作研制出ASFA-306新型高速并條機(jī),并提出了基于CC-Link總線實(shí)現(xiàn)并條生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備的聯(lián)網(wǎng),構(gòu)造并條生產(chǎn)系統(tǒng)以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。



    二、CC-Link網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

    CC-Link (Control & Communication Link )是一類(lèi)基于PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線,是PLC遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展和延伸。CC-Link網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)性、分散控制、與智能機(jī)器通信、RAS功能等方面具有最新和最高功能,同時(shí),它可以與各種現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器制造廠家的產(chǎn)品相連,為用戶(hù)提供各廠商設(shè)備的使用環(huán)境。該網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)開(kāi)放結(jié)構(gòu)與可靠性的嚴(yán)格要求,它具有如下特點(diǎn):

    ◆ CC-Link網(wǎng)絡(luò)可以形成高速度及遠(yuǎn)距離的應(yīng)用組態(tài),使其能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的多樣性,在速率為156bps 時(shí),通信距離可達(dá)1200米加中繼器后,通信距離更遠(yuǎn);

    ◆ 采用普通屏蔽雙絞線,大大降低接線成本,抗干擾能力強(qiáng);

    ◆ 具備自動(dòng)在線恢復(fù)功能,待機(jī)主控功能,切斷從站功能,確認(rèn)連接狀態(tài)功能及測(cè)試和診斷功能,因此,可以構(gòu)成具有高可靠性的網(wǎng)絡(luò)。

    ◆在CC-Link系統(tǒng)中可以連接下述三種遠(yuǎn)程元件:
  遠(yuǎn)程I/O — 僅僅處理開(kāi)關(guān)量的現(xiàn)場(chǎng)元件,例如數(shù)字式I/O或氣動(dòng)閥。
  遠(yuǎn)程裝置— 能處理開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量的現(xiàn)場(chǎng)元件,例如模擬量I/O、MELSEC-FX系列PLC。
  
    智能化遠(yuǎn)程 — 具有CPU 并且能與主站和其它站通訊的現(xiàn)場(chǎng)元件,例如個(gè)人電腦。
  
    基于CC-Link的上述特點(diǎn),我們選定CC-Link作為并條生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線。  

    三、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    1.系統(tǒng)配置
    并條工序通常分為頭道并條和二道并條,其中1#、3#、5#并條機(jī)完成頭道并條,2#、4#、6#并條機(jī)完成二道并條,八節(jié)并條機(jī)的生產(chǎn)車(chē)間的布局如圖2所示。

    對(duì)應(yīng)每臺(tái)并條機(jī)有閥島控制的操作機(jī)進(jìn)行換空筒和推滿(mǎn)筒操作。1#、2#傳送帶用以傳送備用空筒,由變頻器控制其啟停等操作。3#傳送帶用以傳送加工完到下一道工序的滿(mǎn)筒,因其一直在動(dòng)作,故直接由主站擴(kuò)展的輸出模塊通過(guò)接觸器來(lái)控制。
     
    并條生產(chǎn)系統(tǒng)的組成為:1個(gè)主通信控制站,8節(jié)FX2N 系列PLC控制的并條機(jī)作為遠(yuǎn)程裝置站,4個(gè)用于傳感器信號(hào)輸入的遠(yuǎn)程I/O模塊,1個(gè)用于故障指示的遠(yuǎn)程I/O模塊,8個(gè)控制操作機(jī)完成換筒操作的閥島,1個(gè)人機(jī)界面,1臺(tái)變頻器以及1臺(tái)個(gè)人電腦,所有這些模塊都掛在CC-Link總線上。系統(tǒng)連線框圖如圖3所示。
                      

                      

配置如下:
主通信控制站:A1SJHCPU+A1SJ61BT11,設(shè)為0#站;
遠(yuǎn)程裝置站:FX2N PLC+ FX2N-32CCL,占用2個(gè)站;
遠(yuǎn)程I/O模塊:AJ65SBTB1-32D,占用1個(gè)站;AJ65SBTB1-32T,占用1個(gè)站;
FESTO公司CPA閥島,占用1個(gè)站;
人機(jī)界面:A985GOT+A8GT-J61BT15,占用1個(gè)站;
個(gè)人電腦:個(gè)人電腦+A80BDE-J61BT,占用4個(gè)站;
變頻器:FR-A500+FR-A5NC,占用1個(gè)站。
     
    2.系統(tǒng)功能
     
    1#遠(yuǎn)程I/O模塊AJ65SBTB1-32D作為10#,20#操作機(jī)(推空筒用)上光電傳感器以及1#,2#操作機(jī)(由閥島控制)的每個(gè)氣缸上位置傳感器信號(hào)的輸入(8臺(tái)并條機(jī)共需4個(gè)遠(yuǎn)程輸入模塊和8個(gè)閥島)。當(dāng)2#并條機(jī)(由FX2N PLC控制)的喂入棉條筒出現(xiàn)空筒時(shí),由人工將1#并條機(jī)的輸出棉條筒搬運(yùn)來(lái)替換空筒,并將空筒搬到2#傳送帶(由變頻器控制)上任意位置處。20#操作機(jī)上光電傳感器檢測(cè)到前方?jīng)]有空筒時(shí),則以一定頻率啟動(dòng)變頻器,帶動(dòng)2#傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn),使空筒到位;否則,傳送帶停止。遠(yuǎn)程I/O模塊AJ65SBTB1-32T接有11盞指示燈,作為1-8#操作機(jī)和1-3#傳送帶的現(xiàn)場(chǎng)故障顯示。人機(jī)界面放置于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng),可以隨時(shí)監(jiān)視整個(gè)車(chē)間的運(yùn)行情況,當(dāng)發(fā)生故障時(shí),分別有相應(yīng)的指示燈加以顯示,并且可以控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。同時(shí),可在人機(jī)界面上設(shè)定變頻器的啟動(dòng)頻率和加速時(shí)間,并可以對(duì)其運(yùn)行頻率和輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視。個(gè)人電腦放置于車(chē)間控制室內(nèi),通過(guò)CC-Link接口板A80BDE-J61BT13連入系統(tǒng),作為系統(tǒng)中的一個(gè)智能站,對(duì)車(chē)間的生產(chǎn)產(chǎn)量及并條機(jī)上各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果以報(bào)表(包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和故障報(bào)表)形式輸出。
     
    四、系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)         
    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)大致包括以下四個(gè)方面:
         
    1.用三菱公司提供的SW5D5-GPPW-E 軟件包進(jìn)行主站與各分站之間通信程序設(shè)計(jì)。
     
    1) 網(wǎng)絡(luò)初始化部分
     
    對(duì)整個(gè)CC-Link 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,確定各單元的器件類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)單元數(shù),各單元所占的站數(shù)、以及各站特性,步驟為:參數(shù)設(shè)置— 刷新— 用緩沖區(qū)內(nèi)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接— 寫(xiě)參數(shù)到E2PROM— 刷新— 用E2PROM內(nèi)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接。
     
    2) 順控程序部分
         
    當(dāng)各模塊數(shù)據(jù)鏈接正常時(shí),即調(diào)用相應(yīng)模塊的處理子程序。本系統(tǒng)中共連入25個(gè)模塊,分別調(diào)用這25個(gè)子程序即可。
         
    2. 用三菱公司提供的SWOPC-FXGP/WIN-C 軟件包在FX PLC上進(jìn)行控制程序和通信程序設(shè)計(jì)。
    3.用三菱公司提供的SW4D5-GOTR-PACKE 軟件包進(jìn)行GOT 畫(huà)面設(shè)計(jì),對(duì)車(chē)間     
    運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。共設(shè)計(jì)5幅畫(huà)面,分別為主畫(huà)面、1#傳送帶運(yùn)行畫(huà)面、2#傳送帶運(yùn)行畫(huà)面、故障顯示畫(huà)面、故障履歷畫(huà)面。
         
    4.在個(gè)人電腦上用Visual Basic 6.0開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序“并條車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)”,利用添加的模塊mmscl32(mdfunc.bas)— 即CC-Link接口板中所帶有的CC-Link通信字庫(kù)函數(shù),可以在用戶(hù)程序中對(duì)元件進(jìn)行讀/寫(xiě),隨時(shí)了解車(chē)間的生產(chǎn)運(yùn)行情況,打印各種生產(chǎn)報(bào)表。
     
    五、系統(tǒng)特點(diǎn)
     
    該系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
         
    1.采用日本三菱公司的原裝A系列可編程控制器(PLC)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)模塊化靈活組態(tài)。產(chǎn)品按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),具有高抗干擾性及高可靠性。
         
    2.閥島采用的是FESTO公司的原裝產(chǎn)品,其型號(hào)為CPA14。這類(lèi)閥島采用的模塊式結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶(hù)的需要擴(kuò)充線圈,最大可擴(kuò)展到22個(gè)。并且電磁閥信號(hào)和輸入輸出信號(hào)在閥島內(nèi)的接線,已由FESTO制作完成,只需加上一個(gè)CC-Link通信模塊即可掛入總線。
3.系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)及CC-Link通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通訊,功能齊全,人機(jī)界面友好,圖示化操作,全中文界面,軟件可根據(jù)用戶(hù)要求編制和修改。
         
    4.將個(gè)人電腦作為一個(gè)智能站掛入總線,使得通信速度和距離都得到提高。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)間運(yùn)行情況,得到產(chǎn)量信息,打印生產(chǎn)報(bào)表。
         
    5.實(shí)現(xiàn)兩級(jí)報(bào)警:當(dāng)發(fā)生故障時(shí),車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的工人根據(jù)發(fā)出的聲光報(bào)警得知故障源,并且在每臺(tái)并條機(jī)上也有小型人機(jī)界面顯示本臺(tái)機(jī)上的具體故障;另外,總線上的人機(jī)界面A985GT也能給出整個(gè)車(chē)間內(nèi)相應(yīng)的故障源和提示信息。 
         
    6.生產(chǎn)過(guò)程半自動(dòng)控制。由于并條機(jī)上的某些故障還必須由人工來(lái)排除,如機(jī)后斷條,集束器堵棉等,所以目前車(chē)間還不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。但由于采用了總線結(jié)構(gòu),整個(gè)車(chē)間只須1-2個(gè)工人即可,減少了人員配置。
         
    7.由于采用氣動(dòng)換筒裝置,換筒故障率降低,加上總線結(jié)構(gòu),使得系統(tǒng)協(xié)調(diào)性良好。
 


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