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背景介紹：

在產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)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(zhù)檢測技術(shù)的提高，人工成本的升高，檢測元件的性?xún)r(jià)比等因素，高精度傳感器應用開(kāi)始廣泛。本案介紹的是OMRON激光位移傳感器（ZX2）做產(chǎn)品分類(lèi)的系統。

工藝要求：

在以往的產(chǎn)品生產(chǎn)中，最后成品的參數檢測和分類(lèi)均是由人手測量，做上編號進(jìn)行分類(lèi)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(lèi)：A類(lèi)在1.50mm～1.55mm之間；B類(lèi)在1.55mm～1.60mm之間；C類(lèi)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(lèi)結果相差不一，或者把次品當作合格品。在這種情況下，引入電氣精準測量，提高檢測效率就很有必要了。

                      圖 2 設備結構圖

設備結構：

分為3部分，取件部、檢測部、分類(lèi)部。

機械結構如圖2所示，首先由底鏈送工件進(jìn)入工作臺；氣缸夾取工件平放在檢測臺并進(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(guò)PLC處理得出分類(lèi)結果，先打開(kāi)滑行該分類(lèi)擋板，松開(kāi)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(lèi)的缺口里了。缺口處感應開(kāi)關(guān)感應到工件進(jìn)入，就關(guān)閉擋板。如果是不合格品，直接滑倒底。

檢測設備的功能及要求：

1、    工件段差檢測精度在0.02mm以?xún)龋?/p>

2、    檢測數據能夠保存起來(lái)；

3、    分類(lèi)范圍可以進(jìn)行更改；

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

根據控制要求，進(jìn)行的系統配置如下：

對應該檢測要求，OMRON 位移傳感器ZX2能很好滿(mǎn)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的防護等級，還能在移動(dòng)狀態(tài)中實(shí)現穩定的測量。ZX2在檢測精度上滿(mǎn)足客戶(hù)需求，并且對于設置簡(jiǎn)單可以做到無(wú)手冊設置，對初次使用電氣測量來(lái)說(shuō)是很容易就能掌握的。在本項目中，我們是使用兩臺ZX2線(xiàn)型光束去測量?jì)蓚€(gè)位置的高低差，同時(shí)加入演算單元，使得檢測更加準確。

系統開(kāi)發(fā)中的需要解決的問(wèn)題：

1、檢測處理及存儲

在工件固定后，硬線(xiàn)觸發(fā)兩臺ZX2檢測，并進(jìn)過(guò)演算單元進(jìn)行計算得到要測量的高度差。PLC通過(guò)模擬量讀取該檢測數據，通過(guò)與原先定義好的分類(lèi)值進(jìn)行比較，得到分類(lèi)結果！并把數據存儲到觸摸屏上，通過(guò)觸摸屏自帶的數據采集器生成CSV格式文件保存在外置U盤(pán)。然后讀取在電腦上進(jìn)行保存，一般也只是進(jìn)行歷史數據的查看和統計。

2、通信解決方案

客戶(hù)現在的需求是3臺同樣的設備，要進(jìn)行檢測數據統一存儲。可能后續還要進(jìn)行6～8臺相同設備的數據集中。在這種情況下，PLC之間就需要做數據交換。初步方案中，每臺PLC上加一個(gè)CIF11走PC LINK的協(xié)議，設置一臺為主機，采集從機檢測到的數據。

圖3 串行PLC連接圖

串行PLC連接的結構如上圖3 所示，PLC內部自動(dòng)交換10個(gè)字的數據。實(shí)際應用只要主機讀從機的數據就可以了。

但是現場(chǎng)應用效果卻不太理想，PC link容易受干擾掉線(xiàn)，并且不能重啟通信。在外部干擾斷線(xiàn)的情況下，通信中斷后只能重新上電才能再次開(kāi)啟PC link進(jìn)行通信。把通信模塊換成CIF21在機器運行久了也還是會(huì )發(fā)生斷線(xiàn)，最后只有換成無(wú)協(xié)議的通信方式，改成主機無(wú)協(xié)議發(fā)送，從機host link被動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)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(xiàn)重啟很實(shí)用。唯一缺點(diǎn)就是需要編寫(xiě)串口讀寫(xiě)程序，使用上沒(méi)有pc link那樣方便。

Host link 通信方式

通信口設置：

主機發(fā)送讀取命令：@01RD0100001057 * 讀取1#從機D100開(kāi)始地址的10個(gè)字。從機響應返回信息，用RXD直接接收數據，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到存儲地址，并同時(shí)觸發(fā)觸摸屏作數據收集。然后發(fā)送@02RD0100001054 * 讀取2#從機的數據，不斷的循環(huán)讀取達到采集的目的

正常工作情況，每次檢測要保存的記錄數據有7個(gè)：設備號、物料號、操作員號、檢測時(shí)刻、A點(diǎn)數據、B點(diǎn)數據、段差數據。

3、PLC時(shí)間同步：

PLC在運行久了之后內部時(shí)鐘就會(huì )產(chǎn)生偏差，為了在檢測數據匯總時(shí)每臺設備時(shí)間能夠一致。這就需要從機與主機同步，主機的時(shí)鐘由觸摸屏修正，然后主機每隔1小時(shí)就會(huì )發(fā)送一條本機的時(shí)鐘。從機檢測到是時(shí)鐘數據，就會(huì )使用DATE指令更新本機時(shí)鐘，達到時(shí)鐘同步的效果。

4、重復收集的處理

使用主機讀取方式，從機被動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)。為了避免采集重復數據，在返回數據中，以實(shí)際的檢測時(shí)刻和從機身來(lái)標識，若兩者相同就判斷為同一數據，不作處理。時(shí)間同步最大的作用是作重復識別使用的。

OMRON 產(chǎn)品在檢測系統的應用

對于ZX2應用要求的分析：

ZX2優(yōu)點(diǎn)是設置簡(jiǎn)單功能強大。在實(shí)際應用當中，需要注意很多問(wèn)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)穩定精準定做的支架；

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(chǎng)合，多臺測量和增加演算單元，其效果更佳。

對于檢測系統的數據處理方式分析：

傳統的人工檢測，都是以人工錄入的方式。中間環(huán)節較多，出錯幾率較大。在電氣測量系統中，利用PLC做數據收集，觸摸屏做數據保存的方式，很切合客戶(hù)的實(shí)際應用。對于多臺測量設備，數據統一集中保存的系統，其通信難度相當于做用PLC集散控制。要處理的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

1、  單臺設備的數據收集需要在PLC上保持多組記錄，使用堆棧功能做數據分配，變址存儲等；

2、  多臺設備做集中收集，其通信方式使用的選擇。PC link 無(wú)需編程、抗干擾能力稍差、使用簡(jiǎn)單但不靈活，無(wú)協(xié)議 編程復雜調試難度高、但使用靈活與上位機配合方便、可以程序作掉線(xiàn)處理，使用網(wǎng)絡(luò )功能模塊 無(wú)需編程、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單抗干擾能力強、但價(jià)格貴。根據實(shí)際應該的需求選擇合適的方式。

3、  系統配置的選擇，在檢測系統中，邏輯控制要求不高，重點(diǎn)在于數據的處理，對于檢測速度快速，本身需要較大的存儲空間和運算速度，點(diǎn)數多少倒是不太主要了；

上位機的選用，根據客戶(hù)的需求，只在現場(chǎng)查看記錄的可用OMRON低端NB系列的觸摸屏；需要做數據保存并做成分類(lèi)存儲的使用高端NS的觸摸屏，帶上以太網(wǎng)很能遠程讀取數據采集的記錄。對于收集的數據要錄入服務(wù)器作產(chǎn)品信息跟蹤的只能用工控機了。