自动贴标和读码在自动化生产线中的应用

自动贴标和读码在自动化生产线中的应用

制造业升级战略1913年，福特汽车公司在世界上建立了一条生产线圈。这条生产线路以其持续的生产效率而闻名，并迅速在工业领域应用。这仍然是工业公司最重要的生产组织方式。然而，传统的流水线生产以工人和机器设备的紧密配合为前提，劳动强度高，人为因素造成的质量缺陷或统计失误不可避免。为了进一步提高生产效率，降低人工成本，提升产品的市场竞争力，主要工业强国相继提出了制造业升级战略，如德国工业4.0、中国智能制造2025。针对传统生产线在生产过程中产品信息读取、存储、追溯不便的问题1扫码监控系统工作原理扫码监控系统用于图1所示的连续加工生产线。生产线的主要组成包括:两级传送带、两台传送带驱动电机、挡料气缸、两只红外检测传感器和DM60L读码器。生产线启动后，托盘载运物料随着传送带向前运行至挡料气缸处，红外传感器分别从托盘底部和传送带侧面检测到托盘、物料，并将检测结果发送给控制器。此时，传送带停止运行，由控制器触发读码器工作，读取物料表面粘贴的条形码信息。当成功读取条形码信息后，读码器向控制器发送读码成功信号，控制器接收到读码器的反馈信号后，驱动电机1、伸缩式挡料气缸和电机2动作，将托盘经第二级传送带输送至下一工作站点。图2所示为扫码监控系统的结构图。监控系统以西门子S7-200PLC系列的CPU224XP为控制器，与上位机和康耐视DM60L读码器进行串行通信。PLC与上位机组态王软件之间采用PPI通信协议，DM60L与PLC之间采用自由口通信协议2plc及其b/o分配表PLC是扫码监控系统的核心，承担数据传递、现场控制的任务。根据系统的设计功能，扫码监控系统共有6个数字量输入和4个数字量输出，I/O分配如表1所示。根据I/O分配表设计PLC端子接线图如图3所示。利用PLC本体自带的24V传感器电源为红外检测传感器、读码器提供工作电源。CPU224XP集成了2个RS-485通信口，即PORT0和PORT1，其中PORT0口与上位机通过USB/PPI电缆连接，PORT1口与读码器连接。由于DM60L读码器提供的是RS-232通信接口，因此采用PC/PPI电缆连接读码器和PORT1口。3监控软件的设计3.1挡料细胞ros-插装式过滤PLC接收用户通过按钮或上位机发出的控制指令，启动或停止系统的运行。图4为监控系统的PLC程序流程图。PLC上电运行后，首先需手动发出复位指令，启动传送电机1和挡料气缸，将第一级传送带上可能滞留的托盘清空，2s后复位结束，传送电机1停止运行、挡料气缸复位。然后按下启动按钮，传送电机1运行，第一级传送带将托盘输送至挡料气缸位置，红外传感器检测到托盘和物料后，PLC向读码器发出触发信号，开始读取物料表面粘贴的条形码。如果读码器成功读出条码数据，则将条码信息经PORT1口发送给PLC，并通过I1.0口反馈读码成功，PLC接收到读码器的反馈信号后，关闭读码器，并启动传送电机1和挡料气缸，将物料输送至第二级传送带，2s后复位挡料气缸，同时启动传送电机2运行10s，物料经第二级传送带输送至下一级工段。如果传感器仅检测到托盘，则不触发读码器，直接将空托盘输送至下一级工段;当触发读码器后，若10s内无法读取条码数据，则默认该物料没有正确粘贴条形码，PLC发出停止指令，并触发报警信号，等待用户人工处理。3.2plc的规定PLC与DM60L读码器之间的串行通信是监控系统设计的关键，是上位机实时监控、储存及查询物料信息的前提。本文采用自由口通信模式，通信参数为:波特率9600、无校验、8位字符。DM60L的串行通信参数通过康耐视读码器专用软件“DataMan”设置，如图5所示。CPU224XP的PORT1口自由口通信设置如图6所示。PLC上电运行的首个扫描周期，设置PORT1口的通信参数，向SMB130写入16#09，设置为与DM60L相同的串行通信参数，并设置空闲等待时间为5ms，等待时间结束后开始接收数据，接收字符的最大长度为100字节，接收的字符保存在VB200开始的连续100个字节存储单元中;使能接收信息完成中断24，连接到中断0，开始接收读码器发送的信息。3.3组态王常用变量定义上位机监控软件采用组态王6.55编辑，首先设置PLC与组态王的通信，采用PPI通信协议经USB/PPI线缆连接;然后在组态王的数据词典中定义变量，方便读写PLC的I/O及内存变量，如图7所示。最后设计监控画面，监控软件包括主监控画面、实时数据报表画面和报表查询画面。主监控画面实时显示现场设备的运行情况，用户可以通过该画面设置的运行控制按钮远程控制现场的启动、停止，也可以通过画面切花按钮进入实时报表画面或报表查询画面。4上位机运行效果分析扫码监控系统的试验测试装置如图8所示，包括上位机、CPU224XP、DM60L、检测传感器、伸缩气缸以及传送带。试验测试结果表明，上位机可以远程监控现场设备的运行状态，能够实时读取条码信息并存储。图9为运行时的上位机主监控画面效果，通过监控画面可以实时设备状态、当前读取的条码信息以及读码数量。图10、图11分别为实时数据报表画面和数据报表查询画面的实测运行效果。实测结果表明，本设计的扫码监控系统可以实现实时数据报表的生成，并可以将阶段性报表保存在上位机中，供后期查询使用。追溯产品质量条形码中包含了产品的全部信息。在企业生产阶段，快速、准确的读取和存储产品条形码信息不仅可以提高生产效率，更重要的是可以为安排生产进度、追溯产品质量