组态仿真控制技术在自动化生产线的应用研究

肖晓彬，罗顺景

（韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005）

组态仿真控制技术在自动化生产线的应用研究

肖晓彬，罗顺景

（韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005）

摘要：模块化自动生产线是一种将气动技术和电气技术等多种工业技术集于一体的结合，它是由物料运输传动系统和操作系统组成.通过使用组态软件制作和仿真自动化生产线，可以通过画面直观显示生产流程，还可以在画面上模拟操作生产流程控制监控.本文主要论述了组态王KingView软件的功能和特点及其在模块化自动化生产系统中的控制和监控作用及实现.该系统实现了监控系统当前生产状态，生产线实际状况图像显示、系统故障报警和停电等多个功能.

关键词：监控系统；组态软件；自动化生产线

自动生产线是在生产领域，对加工处理的原料、原材料运输的组装，和原材料检验等一系列流程组成的生产线.随着个人电脑在控制技术领域和工业生产的信息化获得飞快发展，大量自动生产线已经改变了传统的手动控制模式，转向了自动监测系统.组态软件［1］是一个用户可以快速编辑设计自己的人机界面的软件工具，它能支持大多数品牌的工业控制设备和多种通信上常用的协议，并提供了数据管理和网络功能.基于组态王［2］的生产线监控系统对实现生产的自动化有着重要意义，通过组态王组态软件可以设计并实现生产线实况监控、系统数据处理、实时故障报警管理等功能.

1模块化生产系统的简介

模块化生产系统［3］是工厂自动化生产线的缩小化模型，该系统能实现上料、搬运、加工、安装、分类入库等流程.模块化、综合性、易扩充等是该生产系统具有的特点，因此能创造出一个具有可操作的、近似真实工业的生产环境.为了组成大型的加工、装配生产线，该模块化生产加工系统采用了先进计算机控制技术和现代气动技术［4］.模块单元包括：上料单元、加工单元、安装单元、搬运单元、分类单元.模块化生产系统基本结构图如图1.

图1　模块化生产系统基本结构图

2模块化自动生产线监控系统结构

模块化自动生产线监控系统是由上位机、下位机两个部分组成的结构，上位机是基于组态王软件KingView 6.52设计的上位机［5］，实时监控生产系统的生产状态、管理数据，控制并管理系统的运行模式；本文下位机则是三菱PLC.该系统的基本组成是在每个站点采用三菱FX2N系列PLC［7］作为控制CPU，通过传感器检测信号，实现检测与控制现场设备的运行，并接受上位机的监控.图2是监控系统结构图.上位机是在PC端运行监控，通过RS485端口跟PLC连接并通信；现场的各个站点通过按钮、电磁阀、传感器等与PLC进行信号传递，并控制电机等设备运行.

图2　监控系统结构图

3　自动生产线监控系统的设计

3.1生产线监控系统的通信设置

监控系统与PLC之间通过RS485串口连接，具体通信设置如下：1） 建立FX2N的PLC程序［7］；2）选择通讯协议并设置通讯参数，站号根据系统要求设置.设置完，并下载到PLC后需将PLC断电重启，以保证设置生效.如此设置后，不需要在PLC程序中设置D8120和D8121，此时D8120为E080，D8121为相应站号；3）在组态王中新建设备，选择FX2N_485［8］通讯口，选择端口，填入地址（站号）；4） 设置组态王中串口参数；5）在组态王中定义I/O变量.组态王与PLC的通信设置完成.

3.2组态王的工程编辑画面

通过组态王制作的监控主界面有三个区域，分别是控制按钮区、状态显示区、仿真区.状态显示区是标题、运行状态和工件信息；仿真区是以动画的形式的显示生产系统的过程和状态；控制按钮区则是由功能按钮组成，实现控制系统运行启动、停止、退出等功能.本节下文将对各个站点功能工作说明，图3是各个站点绘制的监控画面.图中左上方是上位机的首页面，通过按钮可以切换到其他模块站的画面.其余是各个模块功能站的画面，各个画面都有对应功能演示动画和控制系统启动停止的按钮.

图3　各个站点的监控画面

（1）供料站的监控画面设计.供料站是有料仓、运料机械手和推料气缸三部分组成.料仓里面装有工件原料，在料仓底部装有传感器，该传感器是用来检测料仓是否有原料.当料仓里面有料时，推料气缸将工件原料退出料仓，然后运料机械手将原料搬运到下一站进行下一步的加工工作.

（2）搬运站的监控画面设计.搬运站是一水平运动的机械手.当上料监测站上料完毕就会通过串口通讯，将工作完毕的信号发给搬运站，搬运站在接到信号之后，机械手将原料搬运到下一站进行下一步工序.

（3）加工站的监控画面设计.在上一个站工作完毕之后，原料就进入了加工站.原料都被运至一个转盘上，转盘通过旋转，依次对每个原料进行加工.

（4）安装站监控的设计.安装站就是机械手用吸盘将小型工件吸起来，然后安装到已经加工好的大型工件上.安装成功后产品就被运走.

（5）分类存储站.分类站，就是通过坐标定位仓库，然后用汽缸把产品推入仓库.

（6）生产统计组态画面.在生产统计中，能清楚看到各类产品生产数量的统计，以及各个站的数量也能显示出来.

4监控系统调试运行

通信连接设置和画面制作完成后，将控制核心PLC转换到运行状态，然后在监控计算机上打开运行组态王KingView 6.52软件，找到并打开先前已经制作好的监控画面，并点击切换到运行系统.进入监控界面后，要对监控画面的动画显示进行观察，观察其状态是否与自动化生产线的现场电气设备是同步运行的，检查监控画面上的动画连接、变量连接和动画功能是否正常正确.在调试过程中出现错误，可以返回到组态王编辑画面中修改，如此循环调试直至监控系统能正确无误运行.

5结语

本自动化生产线监控系统将三菱FX2N系列PLC和组态王KingView 6.52组态软件结合到一起，基本实现了对自动化生产线的实时仿真监控和运行管理设置，在画面中提供显示了系统数据统计.系统的设计结构简单、实时性好；系统界面显示友好，能直观演示系统运行流程，虽然目前只是用于仿真监控，如果加以改进用到实际项目，实用性将会大大增加.

参考文献：

［1］靳雷，王建跃.基于组态王和PLC在机械手臂控制系统的应用［J］.化工自动化及仪表，2010（3）:103-106.

［2］林丰.基于组态王的自动装配机监控系统设计［J］.自动化与信息工程，2012，33（1）:16-19.

［3］方成，陈富林.基于组态软件的模块化生产线控制系统［J］.工业控制计算机，2008，21（12）:15-17.

［4］何用辉.自动化生产线安装与调试［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［5］穆亚辉.组态王软件实用技术［M］.郑州：黄河水利出版社，2012:86-121

［6］龚仲华.三菱FX系列PLC应用技术［M］.北京：人民邮电出版社，2010.

［7］殷庆纵.可编程控制器原理与实践（FX2N系列）［M］.北京：清华大学出版社，2010:200.

［8］吴启红.可编程序控制系统设计技术（FX系列）［M］.北京：机械工业出版社，2005:288.

（责任编辑：李婉）

中图分类号：TP29

文献标识码：A

文章编号：1007-5348（2016）04-0028-04

［收稿日期］2016-03-27 ［基金项目］2014年度广东省大学生创新创业训练项目（201410576039）.

［作者简介］肖晓彬（1992-），男，广东揭阳人，韶关学院物理与机电工程学院学生；研究方向：自动控制.

Application Configuration Simulation Control Technology in Automatic Production Lines

XIAOXiao-bin，LUOShun-jing
（InstituteofPhysics,Mechanical andElectrical Engineering，ShaoguanUniversity，Shaoguan512005，Guangdong，China）

Abstract:Modular automatic production line is a pneumatic technology and electrical technology and other industrial technologiescombinedinoneset，whichismade material handlingequipmenttransmissionandoperating system.By using the configuration software to create and simulate automated production lines，the production process can be visually displayed through the screen，it can also simulate the operation of the production process control monitor onthescreen.This articlediscusses theKingviewsoftwarefeatures and functions,and its roleinthe control and monitoring of modular automated production systems and implementation.The monitoring systemis to achieve the current production status monitoring system，the actual situation of the production line of the image display，apluralityoffunctional systemfailurealarm,andpowerfailures.

Key words:monitoringsystem；configurationsoftware；automatedproductionli