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1MPS物聯網環境總體架構
物聯網環境下的MPS系統是集通信技術、RFID與Internet等先進信息技術于一體的“InternetofThings”，其本質在于信息與資源的全面共享。本研究模塊化生產系統的物聯網架構分為三層，如圖1所示：Devices—觸摸屏與各類傳感器等；Connect—Profibus-DP總線組網通信[8,9]；Manage—下位機監控系統與MPS中各站單元。
2MPS模塊化生產系統原型
微小型農業機械MPS主要包含5個部分。
1)供料單元。
該單元是為加工過程逐一提供加工工件，主要有推料模塊和轉換模塊組成。
2）檢測單元。
該單元主要由傳感器傳遞工件加工特性信號，為后續的分揀提供依據。如由檢測氣缸進行高度檢測，且將符合要求的工件通過推料氣缸經上滑槽傳輸到加工單元；不合乎要求的工件從下滑槽剔除。
3）加工單元。
該單元通過四個工位的加工旋轉平臺，進行模擬鉆孔加工，并進行加工后質量的檢測。
4）機械手單元。
完成工件的物流與分流，可進行水平、垂直以及繞鉆頭方向旋轉三個自由度的控制。
5）分揀單元。
該單元根據檢測單元信息，由導向氣缸控制導向塊將傳送帶上的工件導入對應的滑槽。
3MPS觸摸屏監控系統的組態設計
3.1系統/用戶登錄
系統登錄界面如圖3所示，右側為彈出功能菜單。在該模塊設置用戶名和密碼，只有正確輸入才有該系統訪問控制權，否則觸摸屏菜單無法使用。登錄和退出可觸發宏指令。宏指令程序的基本原理是將文本輸入元件地址中的輸入內容與設定內容比較，輸入正確即可使菜單欄內的功能鍵的使能位置“1”，即可進行界面切換而監控其他界面。若輸入錯誤則彈出“輸入錯誤”，無法切換界面。退出功能鍵使菜單欄內功能鍵使能位置“0”。%
3.2生產管理模塊
由預先設定的訂單號與任務數、推料次數等管理與執行生產。觸發定時器的寄存器的值由推料信號、開始/繼續按鈕和暫停按鈕的值控制。當推料信號和開始/繼續按鈕均為ON、暫停按鈕為OFF時，該值為ON；否則為OFF。
3.3聯網監控模塊
本模塊主要包含兩部分設計：圖形建模、宏指令編程動畫控制。
1)圖形的建模
需要能顯示與仿真各個單元的運動過程，因此需要一系列的圖片，且各個運動關節越細越好，這樣使得系統在連續加工工件時各關節可以各自按現場運動，防止同一單元在存在兩個及以上工件時的動作混亂，以達到實時監控的效果。在分析各種軟件的優劣后，研究選用FlashMX。基于其以下的優點：(1)制作連續動作圖片方便，可插入補間動畫，只需繪制少量圖片即可導出連續圖片，可節省勞動力。(2)豐富的色彩，使圖片的效果栩栩如生。(3)可導出透明底色的圖片，方便圖片疊加，使仿真畫面更緊湊連貫。完成圖形建模后，需將其導入觸摸屏組態軟件EV5000中。在EV5000中，位圖主要應用在圖形領域，即添加外部圖片。單擊新建圖形，選擇位圖，選擇合適的寬度和高度。將建模好的圖形添加進新建圖形的不同狀態中，單擊可增加圖形的狀態，雙擊圖中黑色區域或單擊即可在該狀態添加位圖。添加或導入不同的圖片時，應使用不同的文件名，若已有與導入名稱相同的圖片，將直接引用之前導入并保存在/image內相同文件名的圖片。位圖庫中圖片的尺寸和色彩直接決定了目標文件的尺寸大小，也影響到組態執行的速度。圖形新建成功后，該圖形名將顯示在右圖的工程文件窗口的圖庫中，如圖4所示，在以后的工程運用時，可以直接使用該圖形。
2)宏指令編程動畫控制。
為了使聯網監控的動畫模擬達到實時、逼真的監控效果，必須通過添加PLC程序的語句段來提取控制現場單元動作的PLC程序的信號量，由這些信號量編寫宏指令。宏指令編程的主要步驟：STEP1：根據運動過程信號ON或OFF觸發圖形狀態量的遞增或遞減，形成動畫仿真；STEP2：由傳感器確定其靜態位置，使其與現場一致；STEP3：各個單元間保持過渡平穩。以分揀單元為例說明聯網監控過程如圖5所示。分揀單元的運動過程為工件按不同類型導入不同的物料槽。所需的變量為：傳感器檢測有料信號、導桿放行信號、導入1/2/3號槽信號。分揀模塊在檢測有料信號后根據不同的入庫信號，將圖形狀態量設置為三個不同的入庫起始狀態，分別循環加1，完成不同的入庫仿真。
4結論
本研究結合國內外常見的MPS系統，通過物聯網技術、觸摸屏、PLC、現場總線，對某微小型農業機械生產進行了系統改造，實現了生產的監控功能。嵌入式系統已經成為無所不在的推動力量。在工業控制領域，觸摸屏設備以其友好的人機交互、強大的通訊能力和柔性等，已逐步取代傳統的控制面板和顯示儀表而迅速普及，并將獲得更為廣泛的應用。
作者：顧鋒 曹冬梅 茅啟園 單位：南通職業大學 鐘山職業技術學院 常州輕工業職業技術學院