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1MPS物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境總體架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的MPS系統(tǒng)是集通信技術、RFID與Internet等先進信息技術于一體的“InternetofThings”，其本質(zhì)在于信息與資源的全面共享。本研究模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為三層，如圖1所示：Devices—觸摸屏與各類傳感器等；Connect—Profibus-DP總線組網(wǎng)通信[8,9]；Manage—下位機監(jiān)控系統(tǒng)與MPS中各站單元。

2MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)原型

微小型農(nóng)業(yè)機械MPS主要包含5個部分。

1)供料單元。

該單元是為加工過程逐一提供加工工件，主要有推料模塊和轉(zhuǎn)換模塊組成。

2）檢測單元。

該單元主要由傳感器傳遞工件加工特性信號，為后續(xù)的分揀提供依據(jù)。如由檢測氣缸進行高度檢測，且將符合要求的工件通過推料氣缸經(jīng)上滑槽傳輸?shù)郊庸卧徊缓虾跻蟮墓ぜ南禄厶蕹?/p>

3）加工單元。

該單元通過四個工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺，進行模擬鉆孔加工，并進行加工后質(zhì)量的檢測。

4）機械手單元。

完成工件的物流與分流，可進行水平、垂直以及繞鉆頭方向旋轉(zhuǎn)三個自由度的控制。

5）分揀單元。

該單元根據(jù)檢測單元信息，由導向氣缸控制導向塊將傳送帶上的工件導入對應的滑槽。

3MPS觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設計

3.1系統(tǒng)/用戶登錄

系統(tǒng)登錄界面如圖3所示，右側(cè)為彈出功能菜單。在該模塊設置用戶名和密碼，只有正確輸入才有該系統(tǒng)訪問控制權(quán)，否則觸摸屏菜單無法使用。登錄和退出可觸發(fā)宏指令。宏指令程序的基本原理是將文本輸入元件地址中的輸入內(nèi)容與設定內(nèi)容比較，輸入正確即可使菜單欄內(nèi)的功能鍵的使能位置“1”，即可進行界面切換而監(jiān)控其他界面。若輸入錯誤則彈出“輸入錯誤”，無法切換界面。退出功能鍵使菜單欄內(nèi)功能鍵使能位置“0”。%

3.2生產(chǎn)管理模塊

由預先設定的訂單號與任務數(shù)、推料次數(shù)等管理與執(zhí)行生產(chǎn)。觸發(fā)定時器的寄存器的值由推料信號、開始/繼續(xù)按鈕和暫停按鈕的值控制。當推料信號和開始/繼續(xù)按鈕均為ON、暫停按鈕為OFF時，該值為ON；否則為OFF。

3.3聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模塊

本模塊主要包含兩部分設計：圖形建模、宏指令編程動畫控制。

1)圖形的建模

需要能顯示與仿真各個單元的運動過程，因此需要一系列的圖片，且各個運動關節(jié)越細越好，這樣使得系統(tǒng)在連續(xù)加工工件時各關節(jié)可以各自按現(xiàn)場運動，防止同一單元在存在兩個及以上工件時的動作混亂，以達到實時監(jiān)控的效果。在分析各種軟件的優(yōu)劣后，研究選用FlashMX。基于其以下的優(yōu)點：(1)制作連續(xù)動作圖片方便，可插入補間動畫，只需繪制少量圖片即可導出連續(xù)圖片，可節(jié)省勞動力。(2)豐富的色彩，使圖片的效果栩栩如生。(3)可導出透明底色的圖片，方便圖片疊加，使仿真畫面更緊湊連貫。完成圖形建模后，需將其導入觸摸屏組態(tài)軟件EV5000中。在EV5000中，位圖主要應用在圖形領域，即添加外部圖片。單擊新建圖形，選擇位圖，選擇合適的寬度和高度。將建模好的圖形添加進新建圖形的不同狀態(tài)中，單擊可增加圖形的狀態(tài)，雙擊圖中黑色區(qū)域或單擊即可在該狀態(tài)添加位圖。添加或?qū)氩煌膱D片時，應使用不同的文件名，若已有與導入名稱相同的圖片，將直接引用之前導入并保存在/image內(nèi)相同文件名的圖片。位圖庫中圖片的尺寸和色彩直接決定了目標文件的尺寸大小，也影響到組態(tài)執(zhí)行的速度。圖形新建成功后，該圖形名將顯示在右圖的工程文件窗口的圖庫中，如圖4所示，在以后的工程運用時，可以直接使用該圖形。

2)宏指令編程動畫控制。

為了使聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的動畫模擬達到實時、逼真的監(jiān)控效果，必須通過添加PLC程序的語句段來提取控制現(xiàn)場單元動作的PLC程序的信號量，由這些信號量編寫宏指令。宏指令編程的主要步驟：STEP1：根據(jù)運動過程信號ON或OFF觸發(fā)圖形狀態(tài)量的遞增或遞減，形成動畫仿真；STEP2：由傳感器確定其靜態(tài)位置，使其與現(xiàn)場一致；STEP3：各個單元間保持過渡平穩(wěn)。以分揀單元為例說明聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控過程如圖5所示。分揀單元的運動過程為工件按不同類型導入不同的物料槽。所需的變量為：傳感器檢測有料信號、導桿放行信號、導入1/2/3號槽信號。分揀模塊在檢測有料信號后根據(jù)不同的入庫信號，將圖形狀態(tài)量設置為三個不同的入庫起始狀態(tài)，分別循環(huán)加1，完成不同的入庫仿真。

4結(jié)論

本研究結(jié)合國內(nèi)外常見的MPS系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術、觸摸屏、PLC、現(xiàn)場總線，對某微小型農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)進行了系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了生產(chǎn)的監(jiān)控功能。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為無所不在的推動力量。在工業(yè)控制領域，觸摸屏設備以其友好的人機交互、強大的通訊能力和柔性等，已逐步取代傳統(tǒng)的控制面板和顯示儀表而迅速普及，并將獲得更為廣泛的應用。

作者：顧鋒 曹冬梅 茅啟園 單位：南通職業(yè)大學 鐘山職業(yè)技術學院 常州輕工業(yè)職業(yè)技術學院