摘 要： 自2001年中国加入WTO世贸组织以后，我国工业自动化水平有明显提高，企业涉及到人员体力劳动被自动化设备代替，特别是在环境恶略恶劣情况下，更是迫切需要自动化设备完成工作需要。充分利用机械电子自动化设备使生产工程中提高工作效率，操作简单，数据准确，避免认为操作中出现的弊端。我国企业的物流水平和世界发达国家存在着较大的差距，运输效率低，过程浪费资金等等。因此提高物流水平是发展各行各业的当务之急。物料运输是物流体系中一个较为重要的组成部分，它能够自动的进行材料运输控制。就基于PLC与现场总线的物料运输控制系统设计方面进行简单阐述、分析。
关键词： PLC；现场总线；物料运输；控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）081092－01
在各种生产企业中，物流运输控制系统是物料集散的重要核心环节，它的顺畅运行保障着柔性制造系统物流畅通、快速运行。随着现代生产工业技术的发展，柔性制造系统中成产过程所占用的时间越来越少，而大部分时间都消耗在物料的运输上，因此物料运输控制系统成为了提高柔性制造系统生产、销售效率的关键因素。
1 概述PLC
PLC是可编程控制器的检查，1966年美国数据设备公司研制，其实质是专用于工业控制的计算机，硬件结构几乎与微型计算机一样，包括电源、中央处理器、存储器、输出输入接口电路，功能模块及通行模块等。
2 物料运输控制系统组成
物料运输控制系统有终端控制计算机、上下料机械手、自动运输线、机器人等部分组成。自动运输线包括上料线和物料运输线两部分，上料线进行原材料入库和成品出库，物料运输线进行送托盘从仓库到指定工位的来回运送。一输线路般物料都分为三段，每一段都对应一个工位。上料线及3段输送线路由3台可逆电机分别控制，能够进行正反向的运行。在每一段的线路上都安装接近开关，分别控制托盘出入库的位置检测、托盘到达工位的位置检测以及上下料等。
3 PLC控制系统设计
在物料运输控制系统中自动运输线、上下料机械手及机器人都采用PLC控制，利用PLC来处理在自动运输线中输入的位置信号和检测信号。同时根据自动运输线的输送情况，利用各种控制信号控制生产运输过程中的气缸伸缩、吸盘的吸放及发动机的启停等操作。下面以小型PLC S7-200、CPU224型控制系统为例，它具有多种连接方式，扩展性好，能够实现与扩展单元、其他PLC及计算机四者之间的相互连接。尤其配置通信模块后，能够直接连接线程总线对物料运输控制系统进行控制。
3.1 I/O地址分配。PLC控制系统经过输入、输出设备的分析确定输入点数为7、输出点数是18。
3.2 输入/输出信号和PIC的连接。系统接电后，接近开关为高电平输出，而接近开关动作时，为低电压输出。上下料机械手运行时是利用电磁阀来控制气缸执行控制系统下达的运行命令。该电磁阀包括两个输入端，其中一个为逻辑地低电平，另一个是逻辑高电平。只要保证电磁阀两端存在电压，就能够驱动电磁阀，其电源是外接的24伏电源，逻辑低电平连接PLC的电源，逻辑高电平连接PLC的输出端。
机器人连接信号为1001输入口和1002输出口；0001+、0002+输出口。PLC将输入信号采用源电流的形式传输给机器人，同样的，输出信号也是采用源电流的形式。
3.3 PLC程序设计。物料运输系统的控制是由PLC发出控制命令，它安装在运输机的侧面，带有网络接口。PLC首先接收有效的指令，解释命令，然后在现场按照指令目的进行实施运送完成物料运输的控制任务，并且将PLC将目前的运输状况反馈给终端控制计算机。
PLC控制系统软件包括主程序、子程序和中断服务程序。主程序的功能是完成系统的初始化，根据全局变量表达的质量，调用所对应的子程序，最后完成执行命令；子程序是完成动作指令的控制，例如机械手上下料等；中断服务程序的功能是为了通信，通过和主站交换数据信息，接收主站发出的指令，对其进行验证，然后将指令赋予一个特定的全局变量，最后主程序接受命令，执行指令。
4 PLC与终端计算机之间的通信
物料运输控制系统各个设备单元与现场总线相连接，接收终端计算机的统一调度。在上文小型PLC S7-200、CPU224型控制系统中，接入网络通过组态从终端计算机获取指令并反馈运行信息。
4.1 网络通信机制。在网络中，主站和子站都有且只有一个地址，主站通过地址识别子站。在主站和子站之间的通信通常采用轮询的“一问一答式”，即主站向某个子站发送指令并等待该子站的信息反馈，该子站接收主站的指令进行相应的执行动作之后立即向主站发送当前的运行状况。主站与子站之间的通信一般为“交换共享存储区域”的形式，它们都不间断的向各自享有的共享存储区域上传需要发送给对方的数据信息，同时下载对方传入的数据信息。这两项活动是同步进行的，在这个过程中，具体的现场控制是由子站端来完成，主站端主要是进行协调管理和实时监控。
4.2 通信协议数据格式。通信同步计数器是用来命令同步，发送一个指令，则数字加1，这样就可以保证支队共享存储区域的新指令进行响应。
4.3 上位机与输送线间通信命令代码。在物料运输的子系统中，完成例如从仓库取出产品、送原材料到指定库房、指定工位上料、指定工位下料、工位收送产品托盘等任务都是上位机命令，执行这些操作的同时，向上位机反馈运行信息。上位机运输线路的通信命令有以下几项：
给工位A上料，命令代码为0x02，参数x=para{0}={0、1、2}={工位1，工位2，工位3}；
给工位A下料，命令代码为0x04，参数x=para{0}={0、1、2}={工位1，工位2，工位3}；
工位A运回空托盘，命令代码为0x08，参数x=para{0}={0、1、2}={工位1，工位2，工位3}；
……
输送线给上位机反馈信息代码基本与上述命令代码相同。
5 总结
本文基于PLC与现场总线的物料运输控制系统设计进行了简单阐述，并且该系统已经应用于实际教学当中，该系统中物料运输子系统性能可靠高效。实践证明，基于PLC的物料运输控制系统控制精度高，并且程序也可以随时升级，使用方便；当PLC配置现场的总线接口进行通信后，能够实现快捷的与上位机之间的通信，实现了现场设备和管理层的网络连接，提高了生产自动化的效率和程度，具有广阔的实际应用的前景。
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