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背景介紹：

在產(chǎn)品生產(chǎn)線上，最終合格品的檢測一般采用人工檢查，剔除次品的方式。隨著檢測技術(shù)的提高，人工成本的升高，檢測元件的性價(jià)比等因素，高精度傳感器應(yīng)用開始廣泛。本案介紹的是OMRON激光位移傳感器（ZX2）做產(chǎn)品分類的系統(tǒng)。

工藝要求：

在以往的產(chǎn)品生產(chǎn)中，最后成品的參數(shù)檢測和分類均是由人手測量，做上編號(hào)進(jìn)行分類的！如下圖1所示：分別用千分尺測量X、Y兩點(diǎn)的厚度，然后進(jìn)行相減，得出這兩點(diǎn)的一個(gè)高度差。該系列合格成品的高度差一般在1.50mm～1.65mm之間，把它分成3類：A類在1.50mm～1.55mm之間；B類在1.55mm～1.60mm之間；C類在1.60mm～1.65mm之間；在1.50mm～1.65mm以外都是為次品！

B點(diǎn)
A點(diǎn)

                      圖1  檢測工件

人工測量的方式，由于工人的技術(shù)水平和操作方式不一。經(jīng)常使得分類結(jié)果相差不一，或者把次品當(dāng)作合格品。在這種情況下，引入電氣精準(zhǔn)測量，提高檢測效率就很有必要了。

                      圖 2 設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

設(shè)備結(jié)構(gòu)：

分為3部分，取件部、檢測部、分類部。

機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示，首先由底鏈送工件進(jìn)入工作臺(tái)；氣缸夾取工件平放在檢測臺(tái)并進(jìn)行擺正；工件到位兩邊位置夾夾緊，觸發(fā)檢測器得到測量值，進(jìn)過PLC處理得出分類結(jié)果，先打開滑行該分類擋板，松開位置夾。伸出推進(jìn)氣缸把工件推入滑坡，工件直接就掉到該分類的缺口里了。缺口處感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到工件進(jìn)入，就關(guān)閉擋板。如果是不合格品，直接滑倒底。

檢測設(shè)備的功能及要求：

1、    工件段差檢測精度在0.02mm以內(nèi)；

2、    檢測數(shù)據(jù)能夠保存起來；

3、    分類范圍可以進(jìn)行更改；

4、    能手動(dòng)/自動(dòng)進(jìn)行檢測切換，容易看到測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)控制要求，進(jìn)行的系統(tǒng)配置如下：

對應(yīng)該檢測要求，OMRON 位移傳感器ZX2能很好滿足該要求。

ZX2系列 CMOS型激光位移傳感器，可測量精度到10 um，IP67的防護(hù)等級(jí)，還能在移動(dòng)狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測量。ZX2在檢測精度上滿足客戶需求，并且對于設(shè)置簡單可以做到無手冊設(shè)置，對初次使用電氣測量來說是很容易就能掌握的。在本項(xiàng)目中，我們是使用兩臺(tái)ZX2線型光束去測量兩個(gè)位置的高低差，同時(shí)加入演算單元，使得檢測更加準(zhǔn)確。

系統(tǒng)開發(fā)中的需要解決的問題：

1、檢測處理及存儲(chǔ)

在工件固定后，硬線觸發(fā)兩臺(tái)ZX2檢測，并進(jìn)過演算單元進(jìn)行計(jì)算得到要測量的高度差。PLC通過模擬量讀取該檢測數(shù)據(jù)，通過與原先定義好的分類值進(jìn)行比較，得到分類結(jié)果！并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到觸摸屏上，通過觸摸屏自帶的數(shù)據(jù)采集器生成CSV格式文件保存在外置U盤。然后讀取在電腦上進(jìn)行保存，一般也只是進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查看和統(tǒng)計(jì)。

2、通信解決方案

客戶現(xiàn)在的需求是3臺(tái)同樣的設(shè)備，要進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)?？赡芎罄m(xù)還要進(jìn)行6～8臺(tái)相同設(shè)備的數(shù)據(jù)集中。在這種情況下，PLC之間就需要做數(shù)據(jù)交換。初步方案中，每臺(tái)PLC上加一個(gè)CIF11走PC LINK的協(xié)議，設(shè)置一臺(tái)為主機(jī)，采集從機(jī)檢測到的數(shù)據(jù)。

圖3 串行PLC連接圖

串行PLC連接的結(jié)構(gòu)如上圖3 所示，PLC內(nèi)部自動(dòng)交換10個(gè)字的數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用只要主機(jī)讀從機(jī)的數(shù)據(jù)就可以了。

但是現(xiàn)場應(yīng)用效果卻不太理想，PC link容易受干擾掉線，并且不能重啟通信。在外部干擾斷線的情況下，通信中斷后只能重新上電才能再次開啟PC link進(jìn)行通信。把通信模塊換成CIF21在機(jī)器運(yùn)行久了也還是會(huì)發(fā)生斷線，最后只有換成無協(xié)議的通信方式，改成主機(jī)無協(xié)議發(fā)送，從機(jī)host link被動(dòng)訪問的方式。

讀取1#

這種主從式的讀取方式，靈活性比較大，端口重啟和掉線重啟很實(shí)用。唯一缺點(diǎn)就是需要編寫串口讀寫程序，使用上沒有pc link那樣方便。

Host link 通信方式

通信口設(shè)置：

主機(jī)發(fā)送讀取命令：@01RD0100001057 * 讀取1#從機(jī)D100開始地址的10個(gè)字。從機(jī)響應(yīng)返回信息，用RXD直接接收數(shù)據(jù)，然后比較地址、返回頭代碼RD，如果一致，就把后面的10個(gè)字MOV到存儲(chǔ)地址，并同時(shí)觸發(fā)觸摸屏作數(shù)據(jù)收集。然后發(fā)送@02RD0100001054 * 讀取2#從機(jī)的數(shù)據(jù)，不斷的循環(huán)讀取達(dá)到采集的目的

正常工作情況，每次檢測要保存的記錄數(shù)據(jù)有7個(gè)：設(shè)備號(hào)、物料號(hào)、操作員號(hào)、檢測時(shí)刻、A點(diǎn)數(shù)據(jù)、B點(diǎn)數(shù)據(jù)、段差數(shù)據(jù)。

3、PLC時(shí)間同步：

PLC在運(yùn)行久了之后內(nèi)部時(shí)鐘就會(huì)產(chǎn)生偏差，為了在檢測數(shù)據(jù)匯總時(shí)每臺(tái)設(shè)備時(shí)間能夠一致。這就需要從機(jī)與主機(jī)同步，主機(jī)的時(shí)鐘由觸摸屏修正，然后主機(jī)每隔1小時(shí)就會(huì)發(fā)送一條本機(jī)的時(shí)鐘。從機(jī)檢測到是時(shí)鐘數(shù)據(jù)，就會(huì)使用DATE指令更新本機(jī)時(shí)鐘，達(dá)到時(shí)鐘同步的效果。

4、重復(fù)收集的處理

使用主機(jī)讀取方式，從機(jī)被動(dòng)訪問。為了避免采集重復(fù)數(shù)據(jù)，在返回?cái)?shù)據(jù)中，以實(shí)際的檢測時(shí)刻和從機(jī)身來標(biāo)識(shí)，若兩者相同就判斷為同一數(shù)據(jù)，不作處理。時(shí)間同步最大的作用是作重復(fù)識(shí)別使用的。

OMRON 產(chǎn)品在檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

對于ZX2應(yīng)用要求的分析：

ZX2優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置簡單功能強(qiáng)大。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，需要注意很多問題。其中就是對檢測技術(shù)的了解，就各種測具的比較。在該系統(tǒng)段差檢測中，直接用非接觸的ZX2替代接觸式的百分尺，對比中體現(xiàn)出它本身使用壽命及測量精度的優(yōu)勢。但是同時(shí)，在使用環(huán)境中有更多的要求。

1、  精度測量必須有一個(gè)穩(wěn)定精準(zhǔn)定做的支架；

2、  檢測物件必須有固定的治具，防止檢測點(diǎn)發(fā)生偏移；

3、  在精度要求高的場合，多臺(tái)測量和增加演算單元，其效果更佳。

對于檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式分析：

傳統(tǒng)的人工檢測，都是以人工錄入的方式。中間環(huán)節(jié)較多，出錯(cuò)幾率較大。在電氣測量系統(tǒng)中，利用PLC做數(shù)據(jù)收集，觸摸屏做數(shù)據(jù)保存的方式，很切合客戶的實(shí)際應(yīng)用。對于多臺(tái)測量設(shè)備，數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中保存的系統(tǒng)，其通信難度相當(dāng)于做用PLC集散控制。要處理的問題有以下幾點(diǎn)：

1、  單臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集需要在PLC上保持多組記錄，使用堆棧功能做數(shù)據(jù)分配，變址存儲(chǔ)等；

2、  多臺(tái)設(shè)備做集中收集，其通信方式使用的選擇。PC link 無需編程、抗干擾能力稍差、使用簡單但不靈活，無協(xié)議 編程復(fù)雜調(diào)試難度高、但使用靈活與上位機(jī)配合方便、可以程序作掉線處理，使用網(wǎng)絡(luò)功能模塊 無需編程、開發(fā)簡單抗干擾能力強(qiáng)、但價(jià)格貴。根據(jù)實(shí)際應(yīng)該的需求選擇合適的方式。

3、  系統(tǒng)配置的選擇，在檢測系統(tǒng)中，邏輯控制要求不高，重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的處理，對于檢測速度快速，本身需要較大的存儲(chǔ)空間和運(yùn)算速度，點(diǎn)數(shù)多少倒是不太主要了；

上位機(jī)的選用，根據(jù)客戶的需求，只在現(xiàn)場查看記錄的可用OMRON低端NB系列的觸摸屏；需要做數(shù)據(jù)保存并做成分類存儲(chǔ)的使用高端NS的觸摸屏，帶上以太網(wǎng)很能遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)采集的記錄。對于收集的數(shù)據(jù)要錄入服務(wù)器作產(chǎn)品信息跟蹤的只能用工控機(jī)了。