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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。隨著檢測技術的提高，人工成本的升高，檢測元件的性價比等因素，高精度傳感器應用開始廣泛。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，做上編號進行分類的！如下圖1所示：分別用千分尺測量X、Y兩點的厚度，然后進行相減，得出這兩點的一個高度差。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
A點

                      圖1  檢測工件

人工測量的方式，由于工人的技術水平和操作方式不一。經(jīng)常使得分類結果相差不一，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、分類部。

機械結構如圖2所示，首先由底鏈送工件進入工作臺；氣缸夾取工件平放在檢測臺并進行擺正；工件到位兩邊位置夾夾緊，觸發(fā)檢測器得到測量值，進過PLC處理得出分類結果，先打開滑行該分類擋板，松開位置夾。伸出推進氣缸把工件推入滑坡，工件直接就掉到該分類的缺口里了。缺口處感應開關感應到工件進入，就關閉擋板。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以內；

2、    檢測數(shù)據(jù)能夠保存起來；

3、    分類范圍可以進行更改；

4、    能手動/自動進行檢測切換，容易看到測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)控制要求，進行的系統(tǒng)配置如下：

對應該檢測要求，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的防護等級，還能在移動狀態(tài)中實現(xiàn)穩(wěn)定的測量。ZX2在檢測精度上滿足客戶需求，并且對于設置簡單可以做到無手冊設置，對初次使用電氣測量來說是很容易就能掌握的。在本項目中，我們是使用兩臺ZX2線型光束去測量兩個位置的高低差，同時加入演算單元，使得檢測更加準確。

系統(tǒng)開發(fā)中的需要解決的問題：

1、檢測處理及存儲

在工件固定后，硬線觸發(fā)兩臺ZX2檢測，并進過演算單元進行計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行比較，得到分類結果！并把數(shù)據(jù)存儲到觸摸屏上，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行保存，一般也只是進行歷史數(shù)據(jù)的查看和統(tǒng)計。

2、通信解決方案

客戶現(xiàn)在的需求是3臺同樣的設備，要進行檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲?？赡芎罄m(xù)還要進行6～8臺相同設備的數(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PLC上加一個CIF11走PC LINK的協(xié)議，設置一臺為主機，采集從機檢測到的數(shù)據(jù)。

圖3 串行PLC連接圖

串行PLC連接的結構如上圖3 所示，PLC內部自動交換10個字的數(shù)據(jù)。實際應用只要主機讀從機的數(shù)據(jù)就可以了。

但是現(xiàn)場應用效果卻不太理想，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進行通信。把通信模塊換成CIF21在機器運行久了也還是會發(fā)生斷線，最后只有換成無協(xié)議的通信方式，改成主機無協(xié)議發(fā)送，從機host link被動訪問的方式。

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用。唯一缺點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

通信口設置：

主機發(fā)送讀取命令：@01RD0100001057 * 讀取1#從機D100開始地址的10個字。從機響應返回信息，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個字MOV到存儲地址，并同時觸發(fā)觸摸屏作數(shù)據(jù)收集。然后發(fā)送@02RD0100001054 * 讀取2#從機的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)有7個：設備號、物料號、操作員號、檢測時刻、A點數(shù)據(jù)、B點數(shù)據(jù)、段差數(shù)據(jù)。

3、PLC時間同步：

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

4、重復收集的處理

使用主機讀取方式，從機被動訪問。為了避免采集重復數(shù)據(jù)，在返回數(shù)據(jù)中，以實際的檢測時刻和從機身來標識，若兩者相同就判斷為同一數(shù)據(jù)，不作處理。時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(tǒng)的應用

對于ZX2應用要求的分析：

ZX2優(yōu)點是設置簡單功能強大。在實際應用當中，需要注意很多問題。其中就是對檢測技術的了解，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，在使用環(huán)境中有更多的要求。

1、  精度測量必須有一個穩(wěn)定精準定做的支架；

2、  檢測物件必須有固定的治具，防止檢測點發(fā)生偏移；

3、  在精度要求高的場合，多臺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，很切合客戶的實際應用。對于多臺測量設備，數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中保存的系統(tǒng)，其通信難度相當于做用PLC集散控制。要處理的問題有以下幾點：

1、  單臺設備的數(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，變址存儲等；

2、  多臺設備做集中收集，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、可以程序作掉線處理，使用網(wǎng)絡功能模塊 無需編程、開發(fā)簡單抗干擾能力強、但價格貴。根據(jù)實際應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空間和運算速度，點數(shù)多少倒是不太主要了；

上位機的選用，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的使用高端NS的觸摸屏，帶上以太網(wǎng)很能遠程讀取數(shù)據(jù)采集的記錄。對于收集的數(shù)據(jù)要錄入服務器作產(chǎn)品信息跟蹤的只能用工控機了。