基于組態(tài)技術的機電設備監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

沈峰 游張平 唐鑼輝

摘 要： 針對制造生產過程存在的復雜性和不可預見性，以金屬帶鋸床為例，應用組態(tài)技術構建其監(jiān)控系統(tǒng)，詳細介紹開發(fā)過程，包括界面組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)、設備組態(tài)以及策略組態(tài)等。所開發(fā)的系統(tǒng)實現(xiàn)了金屬帶鋸床運行數(shù)據(jù)的監(jiān)沒與過程控制，提高鋸了鋸切過程的容錯能力，使操作人員實時掌握帶鋸床的運行狀態(tài)，提高了金屬帶鋸床的管理效率，節(jié)約了設備的運行成本。

關鍵詞： 組態(tài)；金屬帶鋸床；監(jiān)控；MCGS

基 金：浙江省公益技術應用研究項目（2016C31053）；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201710352002）；浙江省重點研發(fā)計劃項目（2018C01078）.

高檔數(shù)控金屬帶鋸床與基礎生產設備是《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》確定的16個重大專項之一，《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》也把發(fā)展高檔數(shù)控金屬帶鋸床和基礎制造裝備作為16個重點之一[1]。目前， 金屬帶鋸床已廣泛應用于鋼鐵、機械、建筑、汽車、造船、石油、礦山和航空航天等領域[2]。然而在實際制造生產過程中， 生產環(huán)節(jié)具有復雜性和不可預見性，如果缺乏有效的制造過程監(jiān)控，容易導致停產和長時間的檢修[3]。目前國內對金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)的研究主要集中在控制方面。朱雅光等[4]針對傳統(tǒng)金屬帶鋸床切割精度低、控制接口擴展性差等問題，提出了一種基于ARM-CPLD的金屬帶鋸床控制方法。盛希寧[5]重點闡述了以PLC為自動控制核心的金屬帶鋸床系統(tǒng)硬件和軟件的實現(xiàn)方法。在制造過程中引入監(jiān)控系統(tǒng)可有效提高制造過程的容錯能力[6]。因此，本文引入組態(tài)技術，利用MCGS開發(fā)平臺，構建金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對設備運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測與過程控制，使操作人員實時掌握帶鋸床的運行狀態(tài)，提高金屬帶鋸床的管理效率，節(jié)約設備的運行成本。

1. 金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)界面組態(tài)

啟動MCGS軟件進入組態(tài)工作臺，選擇“用戶窗口”組態(tài)環(huán)境，利用工具條繪制或選擇各組成要素，建立金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)界面，如圖1所示。

2. 金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)組態(tài)

返回MCGS工作臺，選擇“實時數(shù)據(jù)庫”組態(tài)環(huán)境，對界面組態(tài)環(huán)節(jié)設計好的金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)界面上的各個元件進行變量定義，并根據(jù)金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)運行的工作流程，定義監(jiān)控系統(tǒng)的中間變量，如圖2所示。

3金屬帶鋸床系統(tǒng)設備組態(tài)

返回MCGS工作臺，選擇“設備窗口”組態(tài)環(huán)境，雙擊“通用串口父設備”與“三菱_FX系列編程口”，并建立監(jiān)控系統(tǒng)與下位機的變量連接，如圖3所示。

4 金屬帶鋸床系統(tǒng)策略組態(tài)

雙擊金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)界面，在“啟動腳本”選項欄中編寫監(jiān)控系統(tǒng)初始化程序。在“循環(huán)腳本”選項欄中編寫監(jiān)控系統(tǒng)運行程序，主要完成前送待加工物料、水平方向夾緊物料、豎直方向夾緊物料、鋸架快速進給、鋸架工作速度進給、鋸條運轉、冷卻液開啟、鋸架快速退回、水平方向松開物料、豎直松開物料、退回物料等動作功能。在“退出腳本”選項欄中編寫監(jiān)控系統(tǒng)終止程序。部分關鍵腳本代碼如下：

if 進料=1 then //當PLC輸出Y0時 進料=1

物料=物料+1 //物料以加1的速度前進。

M121=0 //物料到位

endif

5 結論

利用MGCS平臺，通過組態(tài)技術開發(fā)的金屬帶鋸床監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測與控制，提高了鋸切過程的容錯能力，使操作人員實時掌握帶鋸床的運行狀態(tài)，提高了金屬帶鋸床的管理效率，節(jié)約了設備的運行成本。

參考文獻

[1]http：//www.jnnrjx.com/a/hangyexinwen/2012/0529/884.html。

[2]黃金發(fā)，陳賢生.金屬帶鋸床人機工程設計研究[J].機械設計，2018，35（05）：126-128.

[3]林獻坤，馮萬浩，聶成，朱琳. 融合機器視覺的制造過程監(jiān)控組態(tài)平臺研究[J]. 制造技術與機床，2017（02）：87-90+97.

[4]朱雅光，程志海，吳永平.基于A RM-CPLD的可編程金屬帶鋸床控制系統(tǒng)[J].機電工程，2015，32（12）：1616-1619.

[5]盛希寧.基于PLC的金屬帶鋸床電氣控制系統(tǒng)設計[J].液壓氣動與密封， 2016， 36 （11）： 44-46.

[6]徐曄， 越曉東， 吳福明， 等.監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件包的開發(fā)及其工業(yè)應用[J].自動化儀表， 1998 （11） ：17-19.