摘要：針對如何提高工業(yè)現(xiàn)場設備的利用率的問題并突破時間與空間對現(xiàn)場設備控制的局限性，提出了基于WEB的小型柔性系統(tǒng)FMS(Flexib le Manufacturing System)的遠程控制的解決方案。一方面利用PLC及其配套的CP2431IT通訊模塊相連接完成FMS遠程控制，另一方面利用相應的組態(tài)王軟件6．53設計出與系統(tǒng)相匹配的人機界面來完成遠程FMS的遠程控制。通過實驗證明遠程控制FMS是可以實現(xiàn)的并且能夠達到預期目標，取得的實際效果較好。
關鍵詞：FMS；PLC；遠程控制；WEB
隨著當今世界經濟和現(xiàn)代工業(yè)技術的飛速發(fā)展，F(xiàn)MS是工業(yè)自動化發(fā)展的方向，也是實現(xiàn)未來工廠新的發(fā)展趨勢，它的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。國際上已公認FMS是一種工廠自動化的先進模式和現(xiàn)代化工業(yè)生產的科學“哲理”。伴隨現(xiàn)代網絡技術的飛速發(fā)展，自動化的控制網絡將一步步得到拓展；FMS是在計算機網絡技術及其軟件的支持下，在制造技術、自動化技術和信息技術的基礎上，將以往企業(yè)中彼此互相獨立的工程設計和生產制造等過程組成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，可以突破時間和空間對控制系統(tǒng)的限制。
1 柔性制造系統(tǒng)的組成及規(guī)模
柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)簡稱FMS，是CIMS系統(tǒng)的子系統(tǒng)，作為先進工業(yè)自動化及制造的組成部分，是典型的制造自動化系統(tǒng)。FMS一般由多個柔性制造單元組合而成，并能根據制造任務或生產環(huán)境的變化迅速進行調整，同時它是由多個模塊組合而成，適用于多品種中小批量生產。FMS有兩個主要的特點：一是自動化，二是柔性。柔性可以表述為兩方面：一方面是系統(tǒng)對自身變化有很好的適應能力，通過系統(tǒng)生產率與無干擾條件下系統(tǒng)生產率期望值之比進行衡量，同樣可用在有干擾有故障的狀況下；另一方面是系統(tǒng)對周圍環(huán)境變化有很好的適應能力，其衡量的標準是對系統(tǒng)滿足新產品要求的程度。
FMS包含3個基本部分：加工系統(tǒng)、運儲及管理系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)包括2臺計算機，1個上料檢測站，1個加工站，1個安裝站，1個立體倉庫站和4個操作手站，除了上料檢測站配備了一臺主控PLC——S7-300作為主站控制器，其他各站均使用S7-200 PLC作為從站控制器，其控制方案如圖1所示。
由一臺上位PC機和一臺下位PLC控制器來實現(xiàn)對整個柔性制造系統(tǒng)的協(xié)調控制，通過一對一的方式將系統(tǒng)中各設備的控制信號全部連接到PLC中，作為系統(tǒng)人機界面的上位PC機對系統(tǒng)進行監(jiān)控，并通過PC機的RS232串口實現(xiàn)對各工作站程序的雙向傳輸。在這種方案中，包含了兩種重要的通信方式。一是PC通過PROFIBUS-DP總線，作為上位的計算機上和S7-300實現(xiàn)PLC對各個基站設備的協(xié)調控制，PC也作為友好的人機界面組態(tài)王實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的實時監(jiān)控。二是PC機還作為服務器與上層的以太網連接，從而使得局域網中的任何PC機可以在WEB瀏覽器里察看系統(tǒng)運行的實時情況和各種數據流，同時還能完成遠程控制的網絡，如圖2所示。
2 遠程控制的實現(xiàn)
此套FMS系統(tǒng)中機械操作單元的控制主要由西門子S7系列的PLC完成，上位機監(jiān)控由人機界面組態(tài)王進行。要實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制可以從PLC和組態(tài)軟件等方面進行考慮。遠程控制實現(xiàn)包括以下幾個方面。
2．1 利用PLC進行遠程控制
利用PLC專用的網絡通訊處理器CP243-1／CP243-1 IT可以將現(xiàn)場的PLC接到網絡中。CP243-1 IT可以獨立地處理經過工業(yè)以太網的數據業(yè)務量，其通訊基于TCP／IP協(xié)議，最多可以組態(tài)8個連接。對于連接控制，可以為主動和被動伙伴的所有的TCP／IP傳輸連接進行組態(tài)。使用CP243-1IT，通過工業(yè)以太網，可實現(xiàn)S7-200和其他S7-200或S7-300或S7-400 PLC之間的通訊。通過使用PC軟件的S7OPC Server，可集成在PC應用程序中。CP243-1 IT允許S7-200編程軟件STEP 7-Micro／WIN通過工業(yè)以太網訪問S7-200。CP243-1 IT所具有的IT功能為遠程控制提供了很大的便利：
1)Web服務器：用標準瀏覽器可下載和瀏覽HTML頁面。
2)Web頁面：用于監(jiān)視S7-200控制器；標準頁面可用于系統(tǒng)診斷，并提供有一個簡單的變量編輯器。其它客戶化頁面可使用任何HTML工具創(chuàng)建。
3)E-mail：報文可從應用程序通過預定義的E-mail發(fā)送。變量可集成到文本中。
4)FTP通訊：CPU可將數據塊作為文件發(fā)送到其它PC，或讀取或刪除其他PC的文件(客戶機功能)。對于大多數操作系統(tǒng)平臺，都可通過KIP進行通訊。
在局域網中將S7-224 PLC與C2P243-1 IT相接，PLC與操作單元相連，PLC與主服務器通過PPI電纜連接：CP243-1 IT、主服務器和遠程計算機接局域網。系統(tǒng)構建好以后就可以對CP243-1 IT模塊進行組態(tài)在STEP7-Micro／WIN32．PPI電纜通訊的英特網向導中給IT通訊模塊配置一個IP地址，局域網內的任何一臺電腦，都可以通過這個IP地址，利用STEP7-Micro／WIN32軟件編寫程序，并監(jiān)控程序的運行狀況，與此同時還可以在主服務器上聯(lián)有攝像頭，這樣構成了一個完整的局域網遠程操作系統(tǒng)。
在局域網遠程控制的基礎上，利用CP243-1 IT通訊模塊本身具有HTTP和FTP服務器功能對CP243-1 IT進行IP地址組態(tài)，就可以通過WEB網頁訪問與之連接的PLC的動作程序，通過運行這些程序來控制機械手的動作，從而達到遠程控制現(xiàn)場設備的目的。
2．2 利用組態(tài)軟件進行遠程監(jiān)控
將現(xiàn)場設備中的上位PC機作為服務器，組態(tài)王軟件從C／S模式轉化成B／S模式，通過WEB瀏覽器進行遠程控制。組態(tài)王6．53能提供非常友好的人機界面來實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并和管理層集成在一起，它不僅提供了大量的工程圖庫來動態(tài)地顯示現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)，同時還允許開發(fā)圖形界面用于監(jiān)視過程數據和當前的應用并具備綜合安全性。組態(tài)王可以最優(yōu)地集成到用戶的自動化和IT解決方案中：作為全集成自動化的一部分，組態(tài)王可以與SIMATIC產品的自動化系統(tǒng)和其它廠商的自動化系統(tǒng)都能協(xié)調工作。組態(tài)王能通過準化的接口與其它IT解決方案進行數據交換。為滿足過程的需要，可以優(yōu)化定制組態(tài)王。支持大范圍的組態(tài)可能性，可以從單用戶系統(tǒng)和客戶機-服務器系統(tǒng)到具有多臺服務器的冗余分布式系統(tǒng)。用戶在控制過程以及過程數據的時候，是通過開放的組態(tài)王編程接口連接自己的程序來實現(xiàn)的。即使組態(tài)完成后也可隨時修改組態(tài)王的組態(tài)。
在此FMS系統(tǒng)中，我們首先設計了系統(tǒng)的登錄界面，如圖3所示，這個登錄界面可以通過不同用戶名和密碼來區(qū)分操作者的權限，從而使不同操作者具有不同的權限，同時也避免了沒有權限的人進入操作系統(tǒng)。圖中用左側橢圓標注的器件是無線電發(fā)射塔，用于ACV小車與上位機的通訊。系統(tǒng)登錄成功后會進入我們實現(xiàn)根據系統(tǒng)的實際需要繪制好的柔性控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，如圖4所示。
在系統(tǒng)監(jiān)控和AGV調度畫面中分別設置好參數就可以遠程進行系統(tǒng)的操作與監(jiān)控?，F(xiàn)場設備運行的情況將會實時的顯示在控制畫面中，通過畫面可以很好得獲知相應信息，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)設備的遠程控制，解決了由于時間與地點的限制對系統(tǒng)利用率所造成的局限性問題。
3 結束語
從PLC方面研究，通過CP243-1 IT實現(xiàn)小型柔性系統(tǒng)的遠程控制是可行的；從人機界面組態(tài)王方面研究，通過虛擬控制畫面可以實現(xiàn)對小型柔性系統(tǒng)的遠程控制；系統(tǒng)基于互聯(lián)網的遠程控制是基于WEB瀏覽器上，所以基于WEB的互聯(lián)網技術有待深入研究。
最后，通過對小型柔性系統(tǒng)的遠程控制進行的研究，將會對遠程控制技術在科學研究、工業(yè)應用、遠程教育等方面的研究與應用起到積極的促進作用。將該技術應用到工業(yè)應用領域，將使工業(yè)現(xiàn)場設備的控制突破時間與地點的限制，隨時隨地可進行操作與運行的監(jiān)控，使工業(yè)資源達到優(yōu)化配置；將該技術應用到教學領域，可以實現(xiàn)實驗室教學設備的遠程控制，搭建遠程實驗室平臺，是學生們可以最佳利用教學設備進行試驗研究。
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