CN201990608U - 基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线，包括多个基础雷管装填工位，每个基础雷管装填工位均设有一台可编程控制器PLC和一台模拟工位运行触摸屏，还设有手持式触摸屏；基础雷管装填工位的模拟显示装置与可编程控制器PLC联接，可编程控制器PLC与手持式触摸屏联接，所有的可编程控制器PLC均通过总线与工业控制计算机IPC联接。本实用新型利用EC20PLC的双通信口功能、触摸屏的双通信口功能以及工控机的双通信口板卡，通过ECBUS总线和MODBUS总线，将多个分工位的PLC联接成一个完整的连锁控制系统，实现了雷管装填自动化生产线的安全、稳定、高效运行，降低了人力物力，提高了本质安全性。

Description

基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线

技术领域

本实用新型涉及一种起爆器材生产设备，特别涉及一种基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线。

背景技术

爆破器材在经济建设中发挥着重要的作用，工业雷管是爆破器材中重要的一种产品，基础雷管是工业雷管产品的重要部件，传统的生产工艺是手工或半手工的生产方式，十分落后，安全事故时有发生，近几年利用新技术后有较大发展，特别是应用自动控制技术，连续化、自动化水平有所提高，但国内大多数生产厂家使用的连接线数量多，线路复杂，维修、排除故障非常困难，影响生产效率，且实现生产线的完全人机隔离、人药隔离、自动化、连续化和减少在线操作人员数以及实现生产线的本质安全有较大困难。为此，基础雷管装填生产线各工序应实现自动控制，实现人机隔离、人药隔离、自动化、连续化，且生产线运行可靠、稳定。

发明内容  本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种所有基础雷管装填工位均通过总线与工业控制计算机IPC联接，安全连锁在一个总的控制系统中，同时还可以通过手持式触摸屏对单一基础雷管装填工位进行人机隔离单独控制的基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线，包括多个基础雷管装填工位，其特征在于：每个基础雷管装填工位均设有一台可编程控制器PLC和一台模拟工位运行触摸屏，所述基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线还设有手持式触摸屏，手持式触摸屏可以基础雷管装填自动化生产线上的所有基础雷管装填工位共用一台，也可以多配几台，甚至每个基础雷管装填工位都配置一台，根据需要而定；基础雷管装填工位的控制装置与可编程控制器PLC联接，可编程控制器PLC与手持式触摸屏联接，所有的可编程控制器PLC均通过总线与工业控制计算机IPC联接。

可编程控制器PLC、手持式触摸屏，通过总线与工业控制计算机IPC联接成一个安全连锁控制系统，每个基础雷管装填工位可以通过可编程控制器PLC进行单独控制，也可以通过手持式触摸屏进行单独控制，同时还可以通过总线由工业控制计算机IPC进行控制。目前的基础雷管装填工位都是处于单独的隔离操作间中，隔离操作间内的任一内、外防爆门在发生危险时可以通过可编程控制器PLC进行单独控制或手持式触摸屏进行单独控制，减少对其他工位的影响，同时也可以通过总线由工业控制计算机IPC进行远程控制，使操作人员远离基础雷管装填工位，减少可能造成的人员伤亡。

优选的，所述的可编程控制器PLC为可编程控制器EC20 PLC，EC20 PLC设置有2个串行通信口，1个RS232串行通信口，RS232串行通信口为集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议端口；1个RS232/485串行通信口，RS232/485串行通信口为集成自由协议/MODBUS主站/从站协议串行通信口；所述可编程控制器PLC还设有RS485通讯模块。EC20 PLC稳定性、可靠性高，速度快、容量大，具有超强的扩展系统、方便快捷的编辑功能，丰富的编辑指令，是最新计算机技术与工业自动化控制技术的完美结合。

优选的，所述手持式触摸屏设有插头，手持式触摸屏的插头通过串行通信口与模拟工位运行触摸屏联接；所述的模拟工位运行触摸屏为EZ600-TT10P触摸屏。可编程控制器PLC可以通过模拟工位运行触摸屏进行时时控制，也可以通过串行通信口与手持式触摸屏联接，通过手持式触摸屏进行时时控制，更加方便安全。

优选的，所述的手持式触摸屏为EZ600-TT07P手持式触摸屏。显示的画面数高达199幅，报警条数为5000条。此外，该产品的R232/422/485接口扩展性强，可与各类外设相联。支持JPG、GIF、BMP、DWG、GIF等多种格式的动画，画面实时且生动。人性化的设计和简单明了的指令集极大缩减了初学者的学习时间，更简化了繁琐的操作过程。实时、清晰的显示画面可使操作员对操作状态和流程进展一目了然。

优选的，所述的工业控制计算机IPC为带研华PCL745板卡的研华工控机，工业控制计算机IPC内设有组态王6.53工控系统。

研华工控整机具有用户界面友好，带前置滤网，易于维护；可视化的电源以及硬盘指示灯，可增强系统实用性；兼容Dialogic CT板卡，为更广范围内的呼叫处理应用提供方案；先进的冷却系统，将一个冷却风扇放在最佳放置，对系统的重要部件进行降温；防震设计的驱动器仓，可以容纳3个5.25″及1个3.5″前端抽取式驱动器；灵活的机械设计支持300W ATX PFC PS/2电源和300WATX PFC冗余电源；CPU P4，2.8G，Inte1845芯片组，1G DDR内存，160G硬盘/DVD光软驱，板载显卡，键盘、鼠标。

组态王6.53是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库(KingHistorian)的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，以获得最优化的结果。

组态王6.53保持了组态王早期版本运行稳定、使用方便的特点。并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。该款产品的历史曲线、温控曲线以及配方功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。

组态王监控软件以界面简单明了、易于操作、数据采集实时性好和高可靠性等特点得到越来越多用户的青睐。由于组态王还具有工程开发周期短、系统便于升级和维护，以及丰富的图库和操作向导等优势，在工业锅炉吹灰和数据采集系统中得到广泛应用，现已成为诸多电厂、化工和冶金行业用户的指定监控软件。

优选的，所述的总线为艾默生ECBUS总线分散控制系统，每个基础雷管装填工位的可编程控制器PLC之间的数据通过艾默生ECBUS总线分散控制系统公共区域段共享。

ECBUS是Emerson公司开发的一种小型PLC网络。

ECBUS在物理层使用RS485，PLC可以通过通讯口1直接接入或者通过通讯口0经过RS232/RS485转换器接入。接入ECBUS的PLC可以自动的互相交换部分D元件和M元件的数值，这使得网络中其它PLC的元件访问，变得如同访问自身元件那样简单方便。ECBUS中，PLC间的数据访问是完全对等的(N：N)。

单层网络：最多32台PLC。

共享元件地址，ECBUS交换的D元件和M元件称为共享元件区。M元件共512个，从M1400-M1911，D元件64个，从D7700-7763。一旦PLC使用了ECBUS，这些元件地址被占用，共享区的值会自动的不停的刷新，网络中每台PLC的共享区元件的值保持相等。

对于每台PLC都可以读共享区元件，但只能对属于自己的可写元件值进行改写。由于共享元件个数是固定的，接入PLC数量越多，每个PLC分配的元件可写个数越少，且元件地址是连续平均分配的。这种对应关系用刷新模式来定义，根据网络上PLC的数量共分5种模式。

利用EC20的串口1，ECBUS网络在不增加任何硬件的情况下，实现简易PLC间链接。

ECBUS物理层采用RS485，简单方便，只要2根线即可，最好用屏蔽双绞线。

ECBUS窗口设置简单，用户只需做简单的赋值、MOV指令，无需编复杂的通讯程序。

ECBUS通讯速度最大到115.2KBPS，能满足大多数应用场合。

ECBUS特别适合分散控制系统，比如楼宇自控、产品生产线中。本实用新型的多工位基础雷管装填自动化生产线在和操作工人充分沟通、了解工艺要求与原理的基础上，结合所选可编程控制器PLC、手持式触摸屏，以及带研华PCL745板卡的研华工控机的功能和特点，实现了雷管装填自动化生产线的安全稳定运行，这套系统具有如下的优点：

1、隔离操作间内的装填装压板条数量可控

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线可按国家标准方便的设定各隔离操作间内的板条数量，从而限制工位的药量。当工位板条数量超过设定数值(4块X50发)时，本工位报警提示，上工位自动待机，待该工位板条数量低于设定数值时再继续运行。

2、隔离操作间内的装药机不停机加药

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线可按隔离操作间内装药机药斗内的药量设定装药板条数量，当已装的装药板条数量达到须自动加药数值时，本工位声光提示，并通过数据传输控制加药机械手自动准确加药而不停机。

3、隔离操作间内的任一装药或压药机故障，不影响其他装药或压药机运行

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线可实现隔离操作间内任一气动机构卡阻等故障时(可通过设定各气动机构最长运行时间及高灵敏度防爆传感器检测配合)，本工位声光提示，巡视人员可在门电闭锁的安全环境下(此时该工位自动停机)迅速处理故障而其他隔离操作单元继续运行。

4、隔离操作间内的任一内、外防爆门未关闭或未关闭到位，该工位待机

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线可实现隔离操作间内任一内、外防爆门未关闭或未关闭到位时(可通过防爆门开关位置防爆传感器检测配合)，本工位声光提示，巡视人员可及时使防爆门关严后，该单元继续运行。

5、隔离操作间内的药高检查与废品剔除智能化

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线可实现装药板条管内的药高检测与废品剔除(可通过防爆传感器检测与设定值配合)，当装药药高在合格设定外时，用坐标定位准确自动剔除，同时将废品信息传输至工控机保存备份，以便查询。

6、隔离操作间内异常情况的远、近控应急处理

该基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线巡视及监控人员可根据工位内运行的异常情况在现场触摸屏或控制台按下“急停”按钮，工位内运行停止后即进行异常情况的处理。

7、基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线的电气配置简洁、明了

目前我国雷管自动装填线采用较多的就是利用配电箱前面板上的发光二极管来显示气缸运行状态，这样不仅不直观，不容易快速进行故障诊断，还会大量增加硬件线路，大大增加了以后的维护工作。本系统采用MODBUS总线控制，只需要一根超五类线即可实现所有数据的传输控制。

8、基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线调试运行简单易行

采用触摸屏动态显示气缸实际运行状况，工艺流程清晰可见，通过预先定义的各种报警信息，可以快速准确的将故障报警情况展现在操作者面前，排除故障准确定位，效率极高。

9、基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线的可靠性高

本基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线采用进口的高精密气缸，高灵敏度防爆型(dIIB)传感器，自动控制方式采用双向监控模式，一方面利用生产现场控制柜上的模拟工位运行触摸屏通过现场总线和PLC快速通信来监控工位运行情况；另一方面通过网络总线实现所有PLC的联接，以便与工控机进行数据通信。两种方式是完全独立的，可单独控制，大大提高了系统的可靠性。

10、基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线的本质安全性大幅度提高

首先，通过本基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线实现了装填线的自动化生产，使生产过程中装药板条和人员隔离开来，不停机自动加药，提高了生产过程的本质安全程度；其次通过PLC之间的现场总线控制，将所有PLC完全联锁成一个系统，实现了打开防爆门、气缸超压、工位故障以及外物侵入(该功能通过工房后面的摄像头动态侦测报警来实现)的联锁报警停机，完全符合GB50089-2007中关于自动控制的规范要求。

11、产品质量可控

生产过程中的任意一个时刻可以观察到整个系统的任意一个工位的板条运行及各工位进出板条数量情况，工业控制计算机IPC自动计算出各个工位当前的废品率，这有助于以后对生产线的局部改进，以便进一步提高产品质量。药高检测通过独立的传感器同时对每发药管进行检测，检测速度极快，并且能够准确定位到废品药管，以便后续工序进行废品剔除。

12、升级空间大

利于开发ERP系统，本基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线已预留数据接口，通过该总线接口可实现ERP分级监控，各种报表在线提交，生产过程情况实时反馈。

本实用新型基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线的有益效果是，利用EC20PLC的双通信口功能、触摸屏的双通信口功能以及工控机的双通信口板卡，通过ECBUS总线和MODBUS总线，将多个分工位的PLC联接成一个完整的连锁控制系统，实现了雷管装填自动化生产线的安全、稳定、高效运行，降低了人力物力，提高了产品质量，提高了本质安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型ECBUS主站网络设置示意图。

图3是本实用新型ECBUS从站网络设置示意图。

图4是本实用新型.MODBUS主站网络设置示意图。

图5是本实用新型MODBUS从站网络设置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

参见图1，基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线，包括多个基础雷管装填工位，其特征在于：每个基础雷管装填工位均设有一台可编程控制器PLC 2和一台模拟工位运行触摸屏21，所述基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线还设有手持式触摸屏3；；基础雷管装填工位的控制装置与可编程控制器PLC 2联接，可编程控制器PLC 2与手持式触摸屏3联接，所有的可编程控制器PLC 2均通过总线与工业控制计算机IPC 4联接。

所述的可编程控制器PLC 2为可编程控制器EC20PLC，EC20PLC 2设置有2个串行通信口，1个RS232串行通信口，RS232串行通信口为集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议端口；1个RS232/485串行通信口，RS232/485串行通信口为集成自由协议/MODBUS主站/从站协议串行通信口；所述可编程控制器PLC 2还设有RS485通讯模块。

所述手持式触摸屏3设有插头31，手持式触摸屏3的插头31通过串行通信口与一台模拟工位运行触摸屏21联接；所述的一台模拟工位运行触摸屏21为EZ600-TT10P触摸屏。

所述的手持式触摸屏3为EZ600-TT07P手持式触摸屏。

所述的工业控制计算机IPC4为带研华PCL745板卡的研华工控机，工业控制计算机IPC4内设有组态王6.53工控系统。

所述的总线为艾默生ECBUS总线分散控制系统，每个基础雷管装填工位1的可编程控制器PLC2之间的数据通过艾默生ECBUS总线分散控制系统公共区域段共享。

工作原理

人机交互通过两种方式实现：

一种是现场触摸屏——可编程控制器PLC 2的EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21，EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21可以动态模拟气缸的实际运行情况，加上与EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21内部构件——可编程控制器PLC 2的智能报警系统，可以快速响应系统运行过程中的各种故障报警信息，以便操作人员很快的解决故障，恢复生产。

另一种是通过工业控制计算机IPC 4，工业控制计算机IPC 4可以实时监控整个系统的工作运行状态、动作过程及实时曲线描绘和保存历史数据等，同时可发送各种操作命令给可编程控制器PLC 2以控制系统的运行。

在可编程控制器PLC 2与EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21、可编程控制器PLC 2与工业控制计算机IPC 4、可编程控制器PLC 2与手持式触摸屏3的通讯方面，可编程控制器EC20PLC 2充分利用自身的优势，由于可编程控制器EC20PLC 2自带2个串行通信口(1个RS232口，集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议，1个RS232/485口，集成自由协议/MODBUS主站/从站协议)，在自动和手动方式同时满足的情况下，需增设一个RS485通讯模块。

RS485串行通讯端子的定义如下：SG+信号正端，SG-信号负端。

使用RS-485串行通讯程序前，必须先用键盘设置变频器的“RS-485串行通讯波特率”及“RS-485通讯地址”。

采用半双工异步传输，一台主机发送，可多台从机(变频器)接收，没有接到主机请求，从机不能主动发送信息。

波特率：1200BPS，2400BPS，4800BPS，9600BPS。

错误校验方法(和校验：

在信息后加checksum，checksum等于所有字节之和的最后一字节。

报文格式：A K P D₀ D₁ D₂ D₃ S分别是单字节十六进制数。

从机地址(变频器地址)范围1-255。从机地址必须存在，才能保证通讯的有效性。

2.3、总线控制情况说明

手动控制方式通过手持式触摸屏3来实现，手持式触摸屏3的COM1口与工位EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21的COM2口相连接，通过RS485方式与EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21通讯，EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21通过COM1口与可编程控制器PLC 2的COM0口实现通讯，手动方式采用单个气缸点动运行，气缸联锁在可编程控制器PLC 2的程序中实现。

自动方式的网络实现主要分为三个层次，底层是可编程控制器PLC 2实现原始控制信号的采集与控制，可编程控制器PLC 2之间通过EMERSON专用的艾默生ECBUS总线通讯，工位1的可编程控制器PLC 2设置成ECBUS主站(见图2)，其余的为从站(见图3)，通过艾默生ECBUS总线分散控制系统的公共区段寄存器M1400-M1911和数据寄存器D7700-D7763来实现可编程控制器PLC 2之间的联锁控制。前端采用EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21来动态显示工位运行情况，EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21通过其COM1口与可编程控制器PLC 2的COM0口通讯，通讯采用RS232方式，来实现EZ600-TT10P模拟工位运行触摸屏21和可编程控制器PLC 2的一对一的信息交换。上位机硬件采用的是研华工控机(带研华PCL745板卡)，软件采用组态王6.53来实现，上位机和各个可编程控制器PLC 2之间的通讯是通过MODBUS总线来实现的，上位机为主站(见图4)，13个PLC站点为从站(见图5)，考虑到数据采集的速度，以及通信板卡有两个端口的情况，我们将13个可编程控制器PLC 2从站分成两段同时采集信号，1#站-7#站通过COM3口与工业控制计算机IPC 4连接，8#站-13#站通过COM4口与工业控制计算机IPC 4连接，通过测试，采集速度完全能够满足生产工艺要求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线，包括多个基础雷管装填工位，其特征在于：每个基础雷管装填工位均设有一台可编程控制器PLC(2)和一台模拟工位运行触摸屏(21)，所述基于总线控制的基础雷管装填自动化生产线还设有手持式触摸屏(3)；基础雷管装填工位的控制装置(21)与可编程控制器PLC(2)联接，可编程控制器PLC(2)与手持式触摸屏(3)联接，所有的可编程控制器PLC(2)均通过总线与工业控制计算机IPC(4)联接。

2.根据权利要求1所述的多工位基础雷管装填自动化生产线，其特征在于：所述的可编程控制器PLC(2)为可编程控制器EC20 PLC，EC20 PLC设置有2个串行通信口，1个RS232串行通信口，RS232串行通信口为集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议端口；1个RS232/485串行通信口，RS232/485串行通信口为集成自由协议/MODBUS主站/从站协议串行通信口；所述可编程控制器PLC(2)还设有RS485通讯模块。

3.根据权利要求1或2所述的多工位基础雷管装填自动化生产线，其特征在于：所述手持式触摸屏(3)设有插头(31)，手持式触摸屏(3)的插头(31)通过串行通信口与模拟工位运行触摸屏(21)联接；所述的模拟工位运行触摸屏(21)为EZ600-TT10P触摸屏。

4.根据权利要求1所述的多工位基础雷管装填自动化生产线，其特征在于：所述的手持式触摸屏(3)为EZ600-TT07P手持式触摸屏。

5.根据权利要求1所述的多工位基础雷管装填自动化生产线，其特征在于：所述的工业控制计算机IPC(4)为带研华PCL745板卡的研华工控机。 

6.根据权利要求1所述的多工位基础雷管装填自动化生产线，其特征在于：所述的总线为艾默生ECBUS总线分散控制系统，每个基础雷管装填工位(1)的可编程控制器PLC(2)之间的数据通过艾默生ECBUS总线分散控制系统公共区域段共享。 

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