生產(chǎn)線控制是指對生產(chǎn)物資在生產(chǎn)線上的生產(chǎn)流程進(jìn)行控制的過程。本設(shè)計中我們根據(jù)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)點多。線長以及易于維護(hù)和系統(tǒng)升級的特點，選用松下PLC的PC-LINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計.FPΣ系列PLC強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)把機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)單元。貨物自動識別緩沖系統(tǒng)單元。堆垛系統(tǒng)單元和自動化倉庫系統(tǒng)單元進(jìn)行連接組成一個完整的生產(chǎn)線培訓(xùn)控制系統(tǒng)模型。這樣，各個分散單元既可以單獨(dú)運(yùn)行也可以對各分散的控制單元進(jìn)行資源整合組成新的控制系統(tǒng)，有效的提高了資源的利用率并且降低了控制系統(tǒng)的使用成本。

一。系統(tǒng)設(shè)計背景及發(fā)展

近幾年，隨著PLC制造工藝水平的不斷提高和CPU技術(shù)的發(fā)展使其穩(wěn)定性和性價比有了進(jìn)一步的提高，產(chǎn)品的類型和擴(kuò)展功能也更加豐富。在硬件性能迅速發(fā)展的同時軟件方面也加快了更新速度，尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信方面得到了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了各種不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，并且加強(qiáng)與計算機(jī)系統(tǒng)的兼容性。

生產(chǎn)線的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）現(xiàn)代化的生產(chǎn)線控制設(shè)備是生產(chǎn)線控制現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，首先是要采用快速。高效。自動化的生產(chǎn)線控制設(shè)備。（2）計算機(jī)管理可以對生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)管理與優(yōu)化。同時，通過計算機(jī)與其他系統(tǒng)實時聯(lián)機(jī)，發(fā)送和接收信息，使生產(chǎn)線控制系統(tǒng)于生產(chǎn)制造。銷售等系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系，可以提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效益。（3）系統(tǒng)化與集成化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是：點多。線長。面寬。規(guī)模大。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是把生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，看成一個整體，從系統(tǒng)化。集成化的概念出發(fā)去設(shè)計。分析。研究和改進(jìn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，不追求系統(tǒng)內(nèi)個別部分的高效和優(yōu)化，而是力求整體系統(tǒng)的優(yōu)化和高效。

二。系統(tǒng)設(shè)計目的

由于現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，目前的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)都采用了不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提高生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的效率和效益。在生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，貨料的裝配。搬運(yùn)。運(yùn)輸必須協(xié)調(diào)完成，否則會出現(xiàn)貨料堆積和貨料不夠搬運(yùn)的現(xiàn)象。為了使貨料快速。準(zhǔn)確。安全入庫，我們必須把各個系統(tǒng)連接起來，組成一個新的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

三。系統(tǒng)設(shè)計方法

應(yīng)用松下F PΣ系列P L C聯(lián)網(wǎng)通信功能和PC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可以把16臺PLC通過鏈接單元連接起來組成PC-LINK網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使之組成多點結(jié)構(gòu)（1:N）的PLC網(wǎng)絡(luò)，即組成一種平等式總線型結(jié)構(gòu)的工業(yè)局域網(wǎng)。系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)可以提高可靠性，強(qiáng)化系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性及便于系統(tǒng)的維修和技術(shù)更新。通過模塊化的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)模型來模擬現(xiàn)實生活中生產(chǎn)線控制生產(chǎn)的全部過程，其原理不僅具有一致性，更可以在技術(shù)上采用實際生產(chǎn)線控制系統(tǒng)尚未采用的理論和技術(shù)。

1.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要由管理層?？刂茖雍蛨?zhí)行層三大部分組成。其中管理層是一個計算機(jī)生產(chǎn)線控制管理軟件系統(tǒng)，是生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的中樞。它主要完成以下工作：接收上級系統(tǒng)的指令（如月。日生產(chǎn)計劃）并將此計劃下發(fā)；調(diào)度運(yùn)輸作業(yè)；管理立體倉庫庫存；統(tǒng)計分析系統(tǒng)運(yùn)行情況；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)信息處理。執(zhí)行層一般包括：自動存儲/提取系統(tǒng)；輸送車輛；各種緩沖站。根據(jù)管理層?？刂茖雍蛨?zhí)行層的不同分工，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)對各個層次的要求是不同的。對管理層要求具有較高的智能；對控制層要求具有較高的實時性；對執(zhí)行層則要求較高的可靠性。

設(shè)計舉例：立體倉庫的管理控制：庫存管理，根據(jù)立體倉庫原庫存情況和來自底層的出/入庫完成信息，管理立體倉庫庫存信息。（1）入庫管理：決定各種入庫申請的響應(yīng)順序，根據(jù)控制層發(fā)來的入庫申請或入庫條形碼信息為待入庫物料分配貨位，形成入庫任務(wù)。（2）出庫管理：根據(jù)緩沖站（加工緩沖站和工位緩沖站）發(fā)來的需料申請，結(jié)合當(dāng)前庫存情況，形成出庫任務(wù)。也可根據(jù)日滾動生產(chǎn)計劃確定初始發(fā)料或為次日生產(chǎn)的出庫安排形成出庫任務(wù)。（3）出/入庫協(xié)調(diào)：對出庫任務(wù)與入庫任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化組合，把滿足條件的出庫任務(wù)和入庫任務(wù)組合成出/入庫聯(lián)合作業(yè)任務(wù)。根據(jù)運(yùn)輸任務(wù)的緊急程度和調(diào)度原則，決定運(yùn)輸任務(wù)的優(yōu)先級別（從眾多的物料需求申請中決定響應(yīng)順序），根據(jù)當(dāng)前運(yùn)輸任務(wù)的執(zhí)行情況形成運(yùn)輸命令和最佳運(yùn)輸路線。

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控：（1）生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)信息的采集：接收控制層發(fā)回的狀態(tài)報告，運(yùn)輸命令的完成，取消和修改報告。（2）生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測：對控制層發(fā)回的報告進(jìn)行分類整理，在屏幕上用圖形顯示各個緩沖站的狀態(tài)，立庫狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)輸狀況等。（3）異常情況的處理：檢查判別生產(chǎn)線控制系統(tǒng)狀態(tài)中的不正常信息，根據(jù)不同情況提出處理方案。（4）人機(jī)交互：提供管理人員查詢當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

為使生產(chǎn)線控制系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行，要求生產(chǎn)線控制系統(tǒng)具有以下功能：（1）氣動機(jī)械手上升，下降限位控制。（2）氣動機(jī)械手旋轉(zhuǎn)限位控制。（3）底盤機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度的控制。

（4）根據(jù)貨料顏色進(jìn)行識別控制。（5）貨物轉(zhuǎn)向系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度的控制。（6）巷道起重機(jī)精確存取貨物控制。（7）實現(xiàn)每臺PLC之間的點對點通信。（8）彩色監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了人機(jī)對話，實時顯示等功能。（9）輸送帶變頻調(diào)速控制。（10）檢測功能，檢測的正確與否，是生產(chǎn)線正常工作的保證。

PC-LINK網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以不占用PLC的I/O口單元，只是占用內(nèi)部繼電器和數(shù)據(jù)寄存器，并且未使用的鏈接繼電器和鏈接寄存器仍可以作為內(nèi)部繼電器和寄存器使用。

這樣就減少了在選擇PLC時對于I/O口的估計，提高所選擇PLC的性價比。實際選擇的PLC中也能夠減少I/O口單元的使用數(shù)量從而降低了PLC的價格，進(jìn)而降低了整個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的使用成本，提高了系統(tǒng)的性價比。網(wǎng)絡(luò)采用總線型結(jié)構(gòu)，令牌傳遞信息的通信方式保證了信息的可靠傳遞，并且能夠方便的增加PLC的連接數(shù)量，有利于生產(chǎn)線的升級改造。此外，在出現(xiàn)故障時也易于及時檢修，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的使用效率。

根據(jù)上述的分析，結(jié)合實際情況，本系統(tǒng)應(yīng)采用的是由松下PLC構(gòu)成的分散式PC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（如圖1所示）。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

主機(jī)單元使用工具口（RS232C）能夠與觸摸屏或計算機(jī)實現(xiàn)通信。此外，我們還可選擇帶有RS232C和RS485接口的通信卡實現(xiàn)通信功能。全方位通訊功能意味著不僅能實現(xiàn)1:N通訊，而且通過PC-LINK網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)PLC最多達(dá)16站的鏈接繼電器與鏈接寄存器的鏈接功能操作。

根據(jù)計算機(jī)所發(fā)出的命令來監(jiān)測，控制正在運(yùn)行的PLC，并且PLC能夠?qū)⑦\(yùn)行的信息返回給計算機(jī)，在兩者之間實現(xiàn)會話層。計算機(jī)發(fā)送指令給PLC，PLC響應(yīng)（發(fā)送響應(yīng)信息）接收到的命令.PLC響應(yīng)來自計算機(jī)的命令并自動返回響應(yīng)信息，因此PLC可以不用編寫通信程序.