[摘要]:介绍了利用组态软件SIMATICWinCC编制程序的工控机为上位机，PCC（ProgrammableComputerController）可编程计算机控制器为下位机，以气动元件作为执行元件的雷管皮带自动输送打标线；该生产线取代了打标过程中的人工传输，降低了工人的劳动强度，实现了打标过程的人机隔离，大大提高了生产线的本质安全，符合国家行业技术进步的指导意见。
[关键词]:雷管生产线，输送，PCC，可编程计算机控制器，组态软件，分时多任务
引言
近年来，国家为了加强民用爆炸物品的管制，要求在每一发雷管进行编码，即在雷管管体上雕刻上数字或字母。刚开始，有些厂家采用机械压印，有些采用激光打标，因为激光打标的效率远远高于机械压印，所以现在民用爆炸物品生产厂家基本上都采用激光打标，而雷管是一种高度敏感的爆炸物品，所以必须在激光打标过程中进行人机隔离，因此我厂据此设计建立了一条电雷管自动输送打码线。
1、雷管生产线流程介绍
生产线示意图如图1所示，输送皮带分上下层，将一定数量的雷管排放在模具上，通过输送皮带上层输送到激光打码处进行激光打码，然后将打码后的雷管收回，将空模具通过输送皮带下层回送到排模工位。分8个排模工位，3个收模工位，各个工位之间、各个工位与输送皮带之间、输送皮带与激光打码工位之间进行防爆隔离。一个工位分上下两个通道，上通道为送模，下通道为回模，通道与皮带之间用气动防爆门进行隔离，从各工位至皮带及皮带至各工位的动作用气动实现，一个工位上有送模气缸、回模气缸、上关门气缸、下关门气缸、回模挡模气缸，每个气缸上有两个位置检测磁控开关，此外每个工位还有6个模具位置检测开关。
激光打码
打码模输送皮带前进方向
隔离墙
1号排模工位•••8号排模工位1号收模工位•••3号收模工位
图1生产线流程图
2、控制系统
控制系统由上位机（利用组态软件SIMATICWinCC设计的监控软件）与下位机PCC可编程计算机控制器组成
2．1下位机的设计
根据工艺要求，由于工位较多且要求各个工位能够独立运行，因此考虑采用分时多任务来完成各个工位的控制，同时由于输入输出点较多，因此选用奥地利贝加莱（B&R）工业自动化公司的X20CP1484系统。X20CP1484系统属于PCC可编程计算机控制器，常规的PLC大多依赖于单任务的时钟扫描或监控程序，来处理程序本身的逻辑运算指令以及外部的I/O通道的状态采集与刷新，整个应用程序采用一个循环周期。与常规PLC相比较，PCC最大的特点就在于其引入了类大型计算机的分时多任务操作系统理念，并辅以多样化的应用软件设计手段，由于分时多任务的运行机制，使得应用任务的循环周期与程序长短无关，而是由设计人员根据工艺需要自由设定，从而将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来，满足了真正实时控制的要求，而且这种控制周期是可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求而做相应设定。
2．2X20CP1484系统介绍
X20CP1484系统cpu采用Celeron266，它的循环时间最短为800μs仍然具有强大的性能。有32MBDRAM、1MBSRAM、可擦写应用内存:CompactFlash、1个用于X20IF-模块的插槽、2个USB接口、1个RS232接口、1个Ethernet接口10/100Base-T、、包括电源模块、1POWERLINKV1/V2接口端子排TB12和插槽外罩、X20锁片X20AC0SR1、由于X20CP1484系统采用模块化设计，可以大量扩展输入输出模块。
X20CP1484使用贝加莱PCC软件系统，整个软件系统可分为过程可视化接口(PVI)和AutomationStudio。PVI用于与上位机的通信，AutomationStudio则用于PCC的逻辑控制与运动控制等的编程。
本系统采用了19个12路数字输入模块X20DI9371、15个12路数字输出模块X20D09321。
3、控制程序
3．1排模控制
各工位人员只需将做好的排模放在推模位置，系统即可完成向生产线的自动推模控制；推模时自动判断皮带上状态和安全门状态，能防止在皮带上发生碰撞和被安全门卡住情况发生回模能按一定的逻辑回送到各工位，自动判断工位是否空，在排模的送模、回模时自动打开和关闭安全门实现与皮带连接口隔离
3．2打码控制
打标前自动判断是否有模具准备好，并向打标区自动输送，打标区的模具通过机械和电控配合精确定位，打标完成后自动送出；当等待打标模具超过规定数量时及时停止排模，当打标机出现异常情况皮带输送能及时停车，停车后开车时不出现激光打标，即无模或异常情况后不能出现有激光打标。
3．3收模控制
打标后的模具可按工艺要求顺序送到各收模工序自动判断各收模工位是否空、防止收模时碰撞回模时自动判断皮带上状态和安全门状态，能防止在皮带上发生碰撞和被安全门卡住情况发生在收模、回模时自动气缸打开或关闭，实现与皮带连接口安全隔离。
3．4故障连锁控制
在系统运行过程中，除了完成上述生产工序和连锁控制外，系统还对一些重要设备故障进行检测，一旦发生故障，立即启动连锁控制，首先保证系统安全，保证故障不再扩大，在发生故障时自动报警，并记录故障状态，便于系统维护和故障原因分析，在故障排除后系统可以根据故障前状态继续运行，恢复正常生产。
3．5程序流程图(如图2)
主程序
排模工位１排模工位２•••排模工位8打码工位收模工位１收模工位２收模工位皮带控制
图2程序流程图
各工位采用分时多任务，每个工位程序扫描时间为５0μs，程序如下：
CODE_CYCLIC
(*程序运行*)
LD progrun
ORN progrun
ST zzBOOL0000
ST progrun
LD zzBOOL0000
ST Q(*控制器故障，整个系统停止，系统停止后，必须通过启动按钮重新启动*)
LDN kzqok
S xtzt
•••
END_PLC
END_PROJECT
4、 输送打码过程说明
以第8排模工位和第1收模工位为例，如图3操作工将码放好雷管的模具放置在P8J1（排好模位置检测开关）位置，在P8J3（位置检测开关）到P8J2（位置检测开关）间隔内没有模具通过的情况下，P8Q2（排模工位隔离门气缸）打开，P8Q1（排模工位推出气缸）将模具推到皮带上，然后P8Q1气缸收回，P8Q2气缸关闭。
模具经过皮带传送到D1J2（位置检测开关）处，如果D1J3（位置检测开关）处没有模具，则D1Q1（打码工位横推模气缸）推动模具从D1J2位置到D1J3位置。如果此时D1SU2处没有打码操作，那么打开D1Q3（打码工位左隔离门气缸）和D1Q4（打码工位右隔离门气缸），然后D1Q2（打码工位输送气缸）将模具推到D1SU2位置。然后D1Q2气缸收回，D1Q3和D1Q4气缸关闭。接着开始打码过程。打码完成后，打开D1Q3和D1Q4，D1Q2推动模具到D1J4位置，然后气缸D1Q2收回，D1Q3和D1Q4关闭。D1Q5（打码工位出模气缸）将模具从D1J4位置推到D1J5位置。
模具到了S1J3（位置检测开关）位置后，S1Q3（收模挡模气缸）放下，当模具到S1J2位置后，S1Q2（收模挡模隔离门气缸）打开，S1Q1推动模具到S1J1位置。然后S1Q1收回，S1Q2气缸关闭。
操作工将雷管拿走后，将空模具放在S1J4（有空模检测开关）位置处，在S1J6（位置检测开关）到（S1J5位置检测开关）间隔内没有模具的情况下，气缸S1Q5（回空模隔离门气缸）打开，S1Q4（回空模推出气缸）将模具推到皮带上，然后S1Q4收回，S1Q5关闭。
模具到P8J6（位置检测开关）后，P8Q5（回空模挡模气缸）放下，模具到P8J5（位置检测开关）后，P8Q4（回空模隔离门气缸）打开，P8Q3（回空模推模气缸）推动模具到P8J4位置，然后P8Q3收回，P8Q5打开，P8Q4关闭。整个过程完成
图3输送打码过程图
5、上位机的设计
5．1组态软件选择
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
在这里选用SIMATICWinCC，SIMATICWinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统，具有良好的开放性和灵活性，适合工业领域的解决方案；内置有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成适用于工业领域。
5．2监控软件的功能
系统生产流程监控：动态显示整个系统的工艺流程图，如图4，以画面形式可以直观地监控到整条生产线的状态，同时可对局部重要工艺流程提供更为详细的显示，屏幕窗口显示打码操作提示，以及当前报警内容等重要信息，以保证系统高效率运行，参数
显示和输入。可根据生产需求更改系统参数设置故障报警记录，系统发生故障时在画面相应位置通过动画形式直观反映出故障发生部位，并给出文字提示，然后自动记录故障名称、发生时间等信息；
图4组态画面监控图
当系统突然断电时，所有数据及信息均保存于PLC控制器的存贮器中，恢复供电后，系统重启后，用保存数据对过程状态和各项参数进行初始化，一切操作将继续执行，还具有生产数据统计，可以对各工位的生产数据进行记录、统计报表生成和打印。
6、生产运行总结
在本生产线投入使用之前，采用人工传送模具，工人劳动强度大，且存在着传送过种中碰撞掉模的危险，而且打标效率低，在采用自动打标输送线后，每分钟可打标打标效率提高约50%，如表1。
表1改造前后打标速度对比
系统从投产到目前为止运行已1年多，雷管打码2000千多万发，系统运行稳定，数据监控实时性好，故障报警和安全连锁反应快速可靠，产运行表明，该监控系统具有运行稳定可靠，故障响应及时，操作简单方便，生产过程的模拟逼真，组态画面丰富等特点，大大提高了生产的本质安全，获得了我厂广大职工干部的充分好评，取得了良好的经济效益。
参考文献
[1]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子WinCCV6.北航出版社，2004.
[2]GB50087-2007.民用爆破器材工程设计安全规范.中国计划出版社，2007,56~69.
[3]徐惠攀.基于PCC的水电站计算机监控系统设计.电力自动化设备,2006,05,58~60.
[4]谭国俊.基于WinCC的主运带式输送机实时监控系统.煤炭科学技术,2006,09,11~14.
[5]朱小永.雷管激光编码中的安全问题及其防护.煤矿爆破,2006,04，17~19.
