[摘要]:介紹了利用組態軟件SIMATICWinCC編制程序的工控機為上位機，PCC（ProgrammableComputerController）可編程計算機控制器為下位機，以氣動元件作為執行元件的雷管皮帶自動輸送打標線；該生產線取代了打標過程中的人工傳輸，降低了工人的勞動強度，實現了打標過程的人機隔離，大大提高了生產線的本質安全，符合國家行業技術進步的指導意見。
　　[關鍵詞]:雷管生產線，輸送，PCC，可編程計算機控制器，組態軟件，分時多任務
　　
　　引言
　　近年來，國家為了加強民用爆炸物品的管制，要求在每一發雷管進行編碼，即在雷管管體上雕刻上數字或字母。剛開始，有些廠家采用機械壓印，有些采用激光打標，因為激光打標的效率遠遠高于機械壓印，所以現在民用爆炸物品生產廠家基本上都采用激光打標，而雷管是一種高度敏感的爆炸物品，所以必須在激光打標過程中進行人機隔離，因此我廠據此設計建立了一條電雷管自動輸送打碼線。
　　1、雷管生產線流程介紹
　　生產線示意圖如圖1所示，輸送皮帶分上下層，將一定數量的雷管排放在模具上，通過輸送皮帶上層輸送到激光打碼處進行激光打碼，然后將打碼后的雷管收回，將空模具通過輸送皮帶下層回送到排模工位。分8個排模工位，3個收模工位，各個工位之間、各個工位與輸送皮帶之間、輸送皮帶與激光打碼工位之間進行防爆隔離。一個工位分上下兩個通道，上通道為送模，下通道為回模，通道與皮帶之間用氣動防爆門進行隔離，從各工位至皮帶及皮帶至各工位的動作用氣動實現，一個工位上有送模氣缸、回模氣缸、上關門氣缸、下關門氣缸、回模擋模氣缸，每個氣缸上有兩個位置檢測磁控開關，此外每個工位還有6個模具位置檢測開關。
　　激光打碼
　　
　　打碼模輸送皮帶前進方向
　　
　　隔離墻
　　1號排模工位•••8號排模工位1號收模工位•••3號收模工位

　　圖1生產線流程圖
　　2、控制系統
　　控制系統由上位機（利用組態軟件SIMATICWinCC設計的監控軟件）與下位機PCC可編程計算機控制器組成
　　2．1下位機的設計
　　根據工藝要求，由于工位較多且要求各個工位能夠獨立運行，因此考慮采用分時多任務來完成各個工位的控制，同時由于輸入輸出點較多，因此選用奧地利貝加萊（B&R）工業自動化公司的X20CP1484系統。X20CP1484系統屬于PCC可編程計算機控制器，常規的PLC大多依賴于單任務的時鐘掃描或監控程序，來處理程序本身的邏輯運算指令以及外部的I/O通道的狀態采集與刷新，整個應用程序采用一個循環周期。與常規PLC相比較，PCC最大的特點就在于其引入了類大型計算機的分時多任務操作系統理念，并輔以多樣化的應用軟件設計手段，由于分時多任務的運行機制，使得應用任務的循環周期與程序長短無關，而是由設計人員根據工藝需要自由設定，從而將應用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區別開來，滿足了真正實時控制的要求，而且這種控制周期是可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求而做相應設定。
　　2．2X20CP1484系統介紹
　　X20CP1484系統cpu采用Celeron266，它的循環時間最短為800μs仍然具有強大的性能。有32MBDRAM、1MBSRAM、可擦寫應用內存:CompactFlash、1個用于X20IF-模塊的插槽、2個USB接口、1個RS232接口、1個Ethernet接口10/100Base-T、、包括電源模塊、1POWERLINKV1/V2接口端子排TB12和插槽外罩、X20鎖片X20AC0SR1、由于X20CP1484系統采用模塊化設計，可以大量擴展輸入輸出模塊。
　　X20CP1484使用貝加萊PCC軟件系統，整個軟件系統可分為過程可視化接口(PVI)和AutomationStudio。PVI用于與上位機的通信，AutomationStudio則用于PCC的邏輯控制與運動控制等的編程。
　　本系統采用了19個12路數字輸入模塊X20DI9371、15個12路數字輸出模塊X20D09321。
　　3、控制程序
　　3．1排模控制
　　各工位人員只需將做好的排模放在推模位置，系統即可完成向生產線的自動推模控制；推模時自動判斷皮帶上狀態和安全門狀態，能防止在皮帶上發生碰撞和被安全門卡住情況發生回模能按一定的邏輯回送到各工位，自動判斷工位是否空，在排模的送模、回模時自動打開和關閉安全門實現與皮帶連接口隔離
　　3．2打碼控制
　　打標前自動判斷是否有模具準備好，并向打標區自動輸送，打標區的模具通過機械和電控配合精確定位，打標完成后自動送出；當等待打標模具超過規定數量時及時停止排模，當打標機出現異常情況皮帶輸送能及時停車，停車后開車時不出現激光打標，即無模或異常情況后不能出現有激光打標。
　　3．3收模控制
　　打標后的模具可按工藝要求順序送到各收模工序自動判斷各收模工位是否空、防止收模時碰撞回模時自動判斷皮帶上狀態和安全門狀態，能防止在皮帶上發生碰撞和被安全門卡住情況發生在收模、回模時自動氣缸打開或關閉，實現與皮帶連接口安全隔離。
　　3．4故障連鎖控制
　　在系統運行過程中，除了完成上述生產工序和連鎖控制外，系統還對一些重要設備故障進行檢測，一旦發生故障，立即啟動連鎖控制，首先保證系統安全，保證故障不再擴大，在發生故障時自動報警，并記錄故障狀態，便于系統維護和故障原因分析，在故障排除后系統可以根據故障前狀態繼續運行，恢復正常生產。
　　3．5程序流程圖(如圖2)
　　主程序
　　
　　
　　排模工位１排模工位２•••排模工位8打碼工位收模工位１收模工位２收模工位皮帶控制
　　圖2程序流程圖
　　各工位采用分時多任務，每個工位程序掃描時間為５0μs，程序如下：
　　CODE_CYCLIC
　　     (*程序運行*)
　　      LD progrun
　　      ORN progrun
　　      ST zzBOOL0000
　　      ST progrun
　　      LD zzBOOL0000
　　      ST Q(*控制器故障，整個系統停止，系統停止后，必須通過啟動按鈕重新啟動*)
　　   LDN kzqok
　　      S xtzt
　　     •••
　　 END_PLC
　　END_PROJECT
　　4、 輸送打碼過程說明
　　以第8排模工位和第1收模工位為例，如圖3操作工將碼放好雷管的模具放置在P8J1（排好模位置檢測開關）位置，在P8J3（位置檢測開關）到P8J2（位置檢測開關）間隔內沒有模具通過的情況下，P8Q2（排模工位隔離門氣缸）打開，P8Q1（排模工位推出氣缸）將模具推到皮帶上，然后P8Q1氣缸收回，P8Q2氣缸關閉。
　　模具經過皮帶傳送到D1J2（位置檢測開關）處，如果D1J3（位置檢測開關）處沒有模具，則D1Q1（打碼工位橫推模氣缸）推動模具從D1J2位置到D1J3位置。如果此時D1SU2處沒有打碼操作，那么打開D1Q3（打碼工位左隔離門氣缸）和D1Q4（打碼工位右隔離門氣缸），然后D1Q2（打碼工位輸送氣缸）將模具推到D1SU2位置。然后D1Q2氣缸收回，D1Q3和D1Q4氣缸關閉。接著開始打碼過程。打碼完成后，打開D1Q3和D1Q4，D1Q2推動模具到D1J4位置，然后氣缸D1Q2收回，D1Q3和D1Q4關閉。D1Q5（打碼工位出模氣缸）將模具從D1J4位置推到D1J5位置。
　　模具到了S1J3（位置檢測開關）位置后，S1Q3（收模擋模氣缸）放下，當模具到S1J2位置后，S1Q2（收模擋模隔離門氣缸）打開，S1Q1推動模具到S1J1位置。然后S1Q1收回，S1Q2氣缸關閉。
　　操作工將雷管拿走后，將空模具放在S1J4（有空模檢測開關）位置處，在S1J6（位置檢測開關）到（S1J5位置檢測開關）間隔內沒有模具的情況下，氣缸S1Q5（回空模隔離門氣缸）打開，S1Q4（回空模推出氣缸）將模具推到皮帶上，然后S1Q4收回，S1Q5關閉。
　　模具到P8J6（位置檢測開關）后，P8Q5（回空模擋模氣缸）放下，模具到P8J5（位置檢測開關）后，P8Q4（回空模隔離門氣缸）打開，P8Q3（回空模推模氣缸）推動模具到P8J4位置，然后P8Q3收回，P8Q5打開，P8Q4關閉。整個過程完成
　　
　　
　　圖3輸送打碼過程圖
　　5、上位機的設計
　　5．1組態軟件選擇
　　組態軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。
　　在這里選用SIMATICWinCC，SIMATICWinCC是第一個使用最新的32位技術的過程監視系統，具有良好的開放性和靈活性，適合工業領域的解決方案；內置有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態；可基于Web持續延展，采用開放性標準，集成簡便；集成適用于工業領域。
　　5．2監控軟件的功能
　　系統生產流程監控：動態顯示整個系統的工藝流程圖，如圖4，以畫面形式可以直觀地監控到整條生產線的狀態，同時可對局部重要工藝流程提供更為詳細的顯示，屏幕窗口顯示打碼操作提示，以及當前報警內容等重要信息，以保證系統高效率運行，參數
　　顯示和輸入。可根據生產需求更改系統參數設置故障報警記錄，系統發生故障時在畫面相應位置通過動畫形式直觀反映出故障發生部位，并給出文字提示，然后自動記錄故障名稱、發生時間等信息；
　　
　　圖4組態畫面監控圖
　　
　　當系統突然斷電時，所有數據及信息均保存于PLC控制器的存貯器中，恢復供電后，系統重啟后，用保存數據對過程狀態和各項參數進行初始化，一切操作將繼續執行，還具有生產數據統計，可以對各工位的生產數據進行記錄、統計報表生成和打印。
　　6、生產運行總結
　　在本生產線投入使用之前，采用人工傳送模具，工人勞動強度大，且存在著傳送過種中碰撞掉模的危險，而且打標效率低，在采用自動打標輸送線后，每分鐘可打標打標效率提高約50%，如表1。
　　表1改造前后打標速度對比
　　　　
　　系統從投產到目前為止運行已1年多，雷管打碼2000千多萬發，系統運行穩定，數據監控實時性好，故障報警和安全連鎖反應快速可靠，產運行表明，該監控系統具有運行穩定可靠，故障響應及時，操作簡單方便，生產過程的模擬逼真，組態畫面豐富等特點，大大提高了生產的本質安全，獲得了我廠廣大職工干部的充分好評，取得了良好的經濟效益。
　　
　　
　　參考文獻
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