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1、毕业设计任务书题目：物料的自动分拣与人机界面的控制设计一 基本任务及要求：物料的自动分拣自动生产线由产品传送部分、产品分拣部分和传送带三部分组成，用来完成对混杂在一起的三种颜色不同的产品进行传送与分拣的工作，其中产品分拣部分由气压传动系统拖动，传动带由电动机拖动。要求以PLC为核心，为产品传送与分拣自动生产线设计一个电气控制系统。 具体要求如下1.该控制系统应能使产品分拣自动生产线具有全线全自动、全线半自动、单机半自动和单机手动四种工作方式，且能使各种工作方式不相互发生冲突；应能完成对产品的抓取提升旋转退回放下的循环动作的控制要求，并能完成对混杂在一起的三种高矮不同产品的分拣的控制要求；应具有
2、启动、预停、紧急停止、紧急后退和计数功能；具有短路保护、过载保护、失压保护功能。 2.应确定控制系统的总体设计方案；确定PLC的型号规格；确定PLC I/O元件；设计气压传动系统拖动系统原理图；设计电动机的电器控制线路原理图；设计产品分拣自动生产线的单机手动程序，单机半自动程序，故障报警和信号显示程序；利用组态的人机界面控制。上机调试程序。二 安排 1明确设计任务和要求，收集设计资料，查阅有关文献，了解本课题的研究现状、存在问题、实际意义和发展前景，撰写文献综述和开题报告2产品分拣自动生产线的运行过程和对控制系统的各项设计要求。撰写撰写毕业设计论文的绪论部分3确定产品分拣自动生产线的总体控制方
3、案；设计气压泵电动机的主电路和控制电路。设计产品分拣自动生产线的气压传动系统的原理图。4确定产品分拣控制系统的PLC输入、输出元件和PLC的型号，列出PLC I/O元件分配表，绘制PLC I/O接线图5设计产分拣控制系统的PLC用户程序6上机调试程序7 撰写毕业设计论文8参 考 文 献1廖常初 可编程序控制器的编程方法与工程应用M 重庆：重庆大学出版社,20012 王恩海 解先敏 液压与气动 M 中国轻工业出版社20093戴自祥 可编程序控制器原理及应用技巧M 北京：化学工业出版社,2003 4方承远 王炳勋.电气控制原理与设计M.常熟：宁夏人民出版社，1989.35袁任光 可编程序控制器应用
4、技术与实例M 广州：华南理工大学出版社,1997物料的自动分拣与人机界面的控制设计摘 要自动分拣控制系统的使用是现在工业自动化经常使用的控制系统之一，其主要组成部分自动分拣系统在二次大战后美国、日本的物流中心中广泛使用。他可以根据各种产品的加工需要，按照预定的控制程序动作，实现对不同的产品进行分类，减轻工人的劳动强度，完成自动化生产的控制要求。系统由门柱型机械手、气动机械手和传送带三部分组成，本采用气压传动系统，具有动作迅速、准确、结构简单、安装方便、可靠等一系列优点。在各行业中得到广泛应用。关键词：传送带；光电传感器；PLC MCGS组态Design of automatic materia
5、l sorting system of controlABSTRACTControl system for automatic sorting is now one of the regular use of industrial automation control system, automatic sorting system play a major part in the second post-war United States, and Japan Logistics Center in widespread use. He can be based on various pro
6、duct processing needs, in accordance with the scheduled program, enabling the different classifications of products, reduce the labor intensity of workers complete automated production control requirements. Systems and conveyor, pneumatic manipulator by the gate post type manipulator consists of thr
7、ee parts, this used pneumatic transmission system, with a prompt, accurate, simple structure, easy to install, reliable and a series of advantages. Are widely used in various industries.KEY WORDS: Carousel ; sensor ; PLC MCGS configuration目 录毕业设计任务书I物料的自动分拣与人机界面的控制设计III摘 要IIIABSTRACTIV第一章 概 述11.1课题的
8、现状及发展前景11.2自动分拣系统的主要特点11.3自动分拣系统的适用条件21.4研究的目的和意义2第二章 设计方案的选择与确定32.1控制方案的确定32.1.1继电器控制32.1.2微机控制32.1.3可编程序控制器（PLC）控制42.2设计思路5第三章 硬件设计53.1 PLC基本结构和工作原理53.2设备选型63.2.1气动装置选型63.2.2传感器的选型73.2.3电动机与内置电源的选型93.2.4分拣与存储单元联系113.3材料分拣系统的整个工作过程123.4 PLC的选型133.5硬件电路的设计153.6 电磁阀组和气动控制回路16第四章 软件设计164.1程序结构164.2 用人
9、机界面控制分拣单元的运行194.2.1 认知TPC7062KS 人机界面194.2.2 触摸屏设备组态204.3 采用人机界面的工作任务224.3.1 人机界面组态224.4 工程的下载27第五章 调试过程27致 谢29参考文献30附 录31第一章 概 述1.1课题的现状及发展前景自动分拣系统（AutomatedSortingSystem）是二次大战后在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的作业过程可以简单描述如下：通过各种运输工具送来的各种商品，在最短的时间内将这些商品运送到指定地点，自动分拣系统在最短的时间内将各
10、种产品按照规定进行筛选分类。1.2自动分拣系统的主要特点（1）能连续、大批量地分拣货物 由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统可以连续运行100个小时以上，每小时可分拣7000件包装商品，如用人工则每小时只能分拣150件左右，同时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作8小时。（2）无人化国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的使
11、用仅局限于送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，由人工接货；由人工控制分拣误差率极低 自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用条形码扫描输入，除非条形码的印刷本身有差错，否则不会出错。因此，目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物。1.3自动分拣系统的适用条件 二次大战以后，自动分拣系统逐渐开始在西方发达国家投入使用，成为发达国家先进的物流中心，配送中心或流通中心所必需的设施条件之一，但因其要求使用者必须具备一定的技术经济条件，因此，在发达国家，物流中心、配送中心或流通中心不用
12、自动分拣系统的情况也很普遍。在引进和建设自动分拣系统时一定要考虑以下条件： （1）一次性投资巨大 自动分拣系统本身需要建设短则4050米，长则150200米的机械传输线，还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及通信系统等，这一系统不仅占地面积大，动辄2万平方米以上，而且一般自动分拣系统都建在自动主体仓库中，这样就要建34层楼高的立体仓库，库内需要配备各种自动化的搬运设施，这丝毫不亚于建立一个现代化工厂所需要的硬件投资。这种巨额的先期投入要花1020年才能收回，如果没有可靠的货源作保证，则这笔巨大的投资很难收回。（2）对商品外包装要求高 自动分拣机只适于分拣底部平坦且具有刚性的包装规则的商品。
13、袋装商品、包装底部柔软且凹凸不平、包装容易变形、易破损、超长、超薄、超重、超高、不能倾覆的商品不能使用普通的自动分拣机进行分拣，因此为了使大部分商品都能用机械进行自动分拣，可以采取二条措施：一是推行标准化包装，使大部分商品的包装符合国家标准；二是根据所分拣的大部分商品的统一的包装特性定制特定的分拣机。但要让所有商品的供应商都执行国家的包装标准是很困难的，定制特定的分拣机又会使硬件成本上升，并且越是特别的其通用性就越差。因此公司要根据经营商品的包装情况来确定是否建或建什么样的自动分拣系统。1.4研究的目的和意义自动控制的研究对象是动态系统，其目的是在给定的指标函数下，利用所有能得到的信息，设计控
14、制器使被控系统具有稳定性、最优性、鲁棒性和快速性，并尽可能简单和易于实现。对于系统的自动控制问题，传统控制理论（包括经典控制理论和现代控制理论）解决问题的方法是，首先建立被控对象的数学模型；再根据数学模型和分析结果来设计出合适的控制器。然而，在现代复杂工业过程控制中，由于被控对象通常具有复杂的多变量、严重的非线性、强耦合、大滞后、分布参数时变以及种类繁多的干扰，一般无法获得精确的数学模型，这就导致了传统控制理论在面对一般非线性系统时遇到了根本性的困难和局限。因此，必须寻找新的工具和方法来研究不确定性非线性系统的控制问题。第二章 设计方案的选择与确定2.1控制方案的确定物料的自动分拣控制系统主要
15、有继电器控制系统、微机和PLC控制系统。三种控制系统都有各自的优缺点。2.1.1继电器控制控制系统中，所用继电器数量不多的情况下，可采用此方案，因为这样较经济。但在实际控制中会面临许多问题。首先，继电器控制系统的接线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。从控制速度上看，电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。从可靠性和
16、可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的接线多，所以可靠性和维护性较差。有此分析得继电器控制系统不适合自动分拣的控制。2.1.2微机控制 单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，在各个领域得到了广泛的应用和发展。在家用电器中，单片机是控制核心，它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小，故要求控制器体积更小，以便能嵌入其结构之中。不过在设计方面有一定的难度。它的程序修改难度较大，可靠性比PLC要差，也需要设计专门的接口电路和抗干扰措施。其需要设计和制作输入/输出接口电路、放大电路和印刷电路
17、板，还需用汇编语言编写控制程序，所以设计制作工作量大，周期长，而且它的抗扰能力很弱，对环境的适应性差。在使用时要求有较好的工作环境，维护技术也较高，系统设计较复杂，调试技术难度大，需要有系统的计算机知识。对于一般的设计师来说很难办到。不过，现在的洗衣机绝大多数都采用此控制系统，无论从成本还是功能都是非常理想的。2.1.3可编程序控制器（PLC）控制从控制方法上来看，PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增强系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无
18、限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。进入20世纪70年代，采用微处理器的工业控制计算机出现了，它与PLC共同推动着传统工业的技术改造。经过较长时间的实践，人们又发现，PLC与一般的工业控制计算机相比，PLC还是有着较强的优势，其原因是PLC专为在工业环境下的应用而设计，在PLC中采用了如下的硬件和软件措施：（1）光电耦合隔离和R-C滤波器，有效地防止了干扰信号的进入。（2）内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。（3）采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。（4）具有良好的自诊断功能可对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。随着构成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在相应地提高。一
19、般PLC的平均无故障时间可达几万小时以上。某些PLC的生产厂家甚至宣布，今后生产的PLC不再标明可靠性这一指标，因为对PLC来讲这一指标已毫无意义了。经过大量实践人们发现PLC系统在使用中发生的故障大多是由于PLC的外部开关、传感器、执行机构引起的，而不是PLC本身发生的。抛开成本问题，PLC控制系统也是很适合自动分拣控制系统的。因此本课题选用PLC控制方案。2.2设计思路本产品传送与分拣自动生产线由产品搬运部分、产品分拣部分两部分组成，用来完成对混杂在一起的三种高矮不同的产品进行传送与分拣的工作，其中产品传送与分拣部分由气压传动系统拖动，传动带由电动机拖动。本课题要求设计者以PLC为核心，为
20、产品传送与分拣自动生产线设计一个电气控制系统。 具体要求如下：该控制系统应能使产品传送与分拣自动生产线具有全线全自动和单机手动两四种工作方式，且能使各种工作方式不相互发生冲突；应能完成对产品的抓取提升旋转退回放下的循环动作的控制要求，并能完成对混杂在一起的三种高矮不同产品的分拣的控制要求；应具有启动、预停、紧急停止、紧急后退和计数功能。并对拖动控制线路具有短路保护、过载保护、失压保护功能。第三章 硬件设计3.1 PLC基本结构和工作原理 目前，可编程序控制器的产品很多，不同厂家生产的PLC以及同一厂家生产的不同型号的PLC，其结构各不相同，但就其基本组成和基本工作原理而言，是大致相同的。它们都
21、是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。实际上可编程序控制器就是一种新型的工业控制计算机。PLC硬件系统的基本结构框如图所示：图3-1 PLC硬件系统结构框图3.2设备选型3.2.1气动装置选型气源选择FB0.048/7静音空气压缩机，该空气压缩机具有噪音低、性能稳定、工作安全可靠的特点 ，适合于材料分拣系统的要求。它的技术参数如下：图3-1静音空气压缩机表 3-1 FB0.048/7静音空气压缩机功率KW压力MPa排气量L/min转速r.p.m噪音dB(A)储气罐容积L重量Kg外形尺寸cm0.550.748280045153240x40x58气阀选用SAN
22、WO（三和）SVK0120型号的先导式电磁换向阀。采用它的优点：（1）外漏堵绝，内漏易控，使用安全。（2）系统简单，便接电脑，价格低廉。（3）动作快递，功率微小，外形轻巧。该电磁阀的线圈为DC24伏，2.5瓦的线圈，电源来自分拣系统的内置电源，内置电源通过将220伏转化为24伏电压而来。它的技术参数如下表：表3-2 SANWO SVK0120先导式电磁换向阀接电方式（G）出线式标准电源交流：110v,220v（50hz） 直流：24V绝缘及保护额定电压的-10%+10%功率交流启动：5.6VA 持续：3.4VA直流2.5W图3-2 先导式电磁换向阀3.2.2传感器的选型气缸回位限位开关、气缸动
23、作限位开关都选用DC73型号的磁感应开关，控制功率高、作用距离大、结构简单、成本低、工作稳定可靠、寿命长。适合用于自动控制系统中，进行自动检测、定位、保护等。 它的技术参数如下：表3-3磁感应开关额定电压DC24V AC110V额定电流DC：540mA AC: 520mA而震程度1050HZ使用温度060摄氏度当传感器感应到有材料通过时，输出一个信号，这个信号通过PLC实现对先导式电磁换向阀的控制，先导式电磁换向阀又控制相对应的气缸来弹出材料到导料轨道。每个气缸上都有两个磁感应开关，它们是有开关量输入输出的传感器。分别作为气缸回位限位开关、气缸动作限位开关。磁感应开关是一种属于金属感应的线性器
24、件，接通电源后，在传感器的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。当气缸动作时动作限位开关断开，气缸快速弹出，此时先导式电磁阀复位，当气压太大时而气缸没有复位时气缸复位限位开关感应动作从而关闭先导式电磁阀从而起到保护气缸的作用。导料轨道主要作用是当气缸推出材料时导出材料。转接板上有相对应的指示灯，用于指示各个输入输出信号的指示以便于我们进一步控制。电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产
25、生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统用该器件来检测铁质材料。图3-2电感式接近开关电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。由此，便可控制开关的接通和关断。本装置中电容传感器是用于检测铝质材料。图3-4 电容传感器控制器采用三菱FX2N-32MR型PLC。它接受料槽光电传
26、感器、各材料传感器、先导式电磁换向阀、单向感应电动机、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁阀动作。内置电源可以将220交流电转换成24伏的直流电供给各个传感器与气阀以及转接板上的各个指示灯，同时也为单向感应电动机提供稳定的220伏电压。本系统共设置了三个检测材料的传感器，同时预留了一个空余的气阀与气缸用来添加其它的传感器。用户可以根据自己的需求选择相应的传感器安装即可。3.2.3电动机与内置电源的选型电机选择MR-J2-20A伺服电动机，它具有功率效率高、功率消耗低、更低的噪声以及在应用中更易控制的优点。型号为MR-J2-20A ，技术参数如下：图3-5伺服电动机表3-4
27、MR-J2-20A伺服电动机功率W电压V频率HZ电流A极数P启动转矩mN.M(g.cm)额定转矩mN.M(g.cm)额定转速R/mim电容F/VAC622000.15439(400)4713801/450内置电源为DADONG MD35-34型号的电源，具有易散热，工作性能稳定的特点。 技术参数如下：表3-5 DADONG MD3534型号的电源输入电压AC220伏 15%输出电压DC24伏3.2.4分拣与存储单元联系西门子MM420（MICROMASTER420） 是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W 到三相电源电压，额定功率11KW
28、可供用户选用。YL-335A选用的MM420订货号为6SE6420-2UD17-5AA1，额定参数为：电源电压：380V480V，三相交流额定输出功率：0.75KW额定输入电流：2.4A额定输出电流：2.1A外形尺寸：A型操作面板：基本操作板（BOP）MM420变频器方框图如图3-6所示。图3-6 MM420变频器方框图3.3材料分拣系统的整个工作过程 本课题是基于区分材料的材质的不同而设计的材料分拣系统，主要是实现对铁质、铝质、不同颜色的材料的自动分拣。具体控制过程为:(1)接通电源，按下启动开关，系统进入启动状态。(2)系统启动后，下料传感器(光电传感装置)检测到料槽有材料，每隔2秒出料气
29、缸动作一次，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行。如果下料传感器没有感应到材料，传送带不运行。(3)当铁检测传感器检测到铁质材料时，铁出料气缸将待测物体推下。(4) 当颜色检测传感器检测到材料为黄色或者绿色时，颜色出料气缸动作将被检测到的材料推下。 (5)当铝检测传感器检测到铝质材料时，铝出料气缸动作将待测物体推下。(6)剩余红色非金属材料落到传送带后方。 (7)当料槽无材料时，传送带须继续运行一个行程后自动停机。3.4 PLC的选型 1 .根据材料分拣系统的工作过程由可知，系统的控制有输入信号13个，均为开关量。输出信号有8个，其中一个控制电动机，剩下的控制气阀，也都是开关量。
30、根据分拣系统的需要配置出I/O对应功能，3-6列表如下表3-6 分拣单元装置侧的接线端口信号端子的分配输入端口中间层输出端口中间层端子号设备符号信号线端子号设备符号信号线2DECO旋转编码器A相21Y推杆1电磁阀3旋转编码器B相32Y推杆2电磁阀4旋转编码器Z相43Y推杆3电磁阀5SC1进料口工件检测6SC2电感式传感器7SC3光纤传感器18SC4光纤传感器291B推杆1推出到位102B推杆2推出到位113B推杆3推出到位2.分拣单元PLC 选用三菱FX2N-32MR 主单元，共16点输入和16点继电器输出。由于工作任务中规定电动机的运行频率固定为30Hz，可以只连接一个变频器的速度控制端子，
31、例如“RH”端，设定参数Pr.79 =2（固定为外部运行模式），同时须设定Pr.4=30Hz。这样，当FR-E740 的端子“STF”和“RH” ON 时，电机启动并以固定频率为30Hz的速度正向运转。PLC 的I/O 信号表见表4-2，I/O 接线原理图如图3-7所示表3-7分拣单元PLC的 I/O表输入信号输出信号序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号输出目标1X000旋转编码器B相装置侧1Y000电机启动变频器2X001旋转编码器A相2Y0023X0023Y0034X003进料口工件检测45X004电感式传感器5Y0056X005光纤传感器16Y0067X006光纤
32、传感器27Y0078X007推杆1推出到位8Y0109X010推杆2推出到位9Y011HL1按钮/指示灯模块10X011推杆3推出到位Y012HL211X012启动按钮按钮/指示灯模块12X013停止按钮13X01414X015单站/全线再根据PLC选型的要求，在实际统计的输入/输出点数的基础上需有15%-20% 的备用量，因此选择三菱FX2N32MR的PLC作为主机，它可以满足本系统的需求，且还有一定的剩余I/O以备将来的扩展。3.5硬件电路的设计自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。 控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品
33、种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 分拣道口是已分拣商品脱离主输送机（或主传送带）进入集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。图3-7分拣单元的I/O接线图3.6 电磁阀组和气动控制回路分拣单元的电磁阀组使用了三个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们
34、安装在汇流板上。这三个阀分别对金属、白料和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。本单元气动控制回路的工作原理如图4-2所示。图中1A、2A 和3A 分别为分拣一气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。1B1、2B1 和3B1 分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和3Y1 分别为控制3 个分拣气缸电磁阀的电磁控制端。图3-8气动控制回路第四章 软件设计4.1程序结构1、分拣单元的主要工作过程是分拣控制。应在上电后，首先进行初始状态的检查，确认系统准备就绪后，按下启动按钮，进入运行状态，才开始分拣过程的控制。初始状态检查的程序流程与前面所述的供料、加工等单元是
35、类似的。但前面所述的几个特定位置数据，须在上电第1个扫描周期写到相应的数据存储器中。系统进入运行状态后，应随时检查是否有停止按钮按下。若停止指令已经发出，则应系统完成一个工作周期回到初始步时，复位运行状态和初始步使系统停止。这一部分程序的编制，请读者自行完成。2、分拣过程是一个步进顺控程序，编程思路如下：当检测到待分拣工件下料到进料口后，复位高速计数器C251，并以固定频率启动变频器驱动电机运转。当工件经过安装传感器支架上的光纤探头和电感式传感器时，根据2 个传感器动作与否，判别工件的属性，决定程序的流向。C251 当前值与传感器位置值的比较可采用触点比较指令实现。完成上述功能的梯形图见图5-
36、1和图5-2图 4-1分拣控制的初始步a）汽缸送工件到传送带部分流程图b工件分拣部分流程图根据工件属性和分拣任务要求，在相应的推料气缸位置把工件推出。推料气缸返回后，步进顺控子程序返回初始步。这部分程序的编制，也请读者自行完成。传送功能测试过程是一个单序列的步进顺序控制。在运行状态下，若主控标志M20为ON，则调用该子程序。步进过程的流程说明如图图 4-2 在传感器位置判别工件属性4.2 用人机界面控制分拣单元的运行4.2.1 认知TPC7062KS 人机界面YL-335B 采用了昆仑通态研发的人机界面TPC7062KS。是一款在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE 环境中运行，MCGS
37、嵌入式组态软件组态。该产品设计采用了7 英寸高亮度TFT 液晶显示屏（分辨率 800480），四线电阻式触摸屏（分辨率40964096），色彩达64K 彩色。CPU主板： ARM结构嵌入式低功耗CPU为核心，主频400MHz，64M存储空间1 TPC7062KS人机界面的硬件连接TPC7062KS 人机界面的电源进线、各种通讯接口均在其背面进行，见图5-3。其中USB1口用来连接鼠标和U盘等，USB2口用作工程项目下载，COM（RS232） 用来连接PLC。下载线和通讯线见图4-4。图 4-3 TPC7062KS的接口图 4-4 下载通讯线2 TPC7062KS 触摸屏与个人计算机的连接在YL
38、-335B 上，TPC7062KS 触摸屏是通过USB2 口与个人计算机连接的，连接以前，个人计算机应先安装MCGS 组态软件。当需要在MCGS 组态软件上把资料下载到HMI 时，只要在下载配置里，选择“连接运行” ，单击“工程下载”即可进行下载。如图4-5所示。如果工程项目要在电脑模拟测试，则选择“模拟运行” ，然后下载工程。图4-5 工程下载方法3 TPC7062KS 触摸屏与S7-200 PLC 的连接在YL-335B 中，触摸屏通过COM 口直接与输送站的PLC（PORT1）的编程口连接。所使用的通讯线采用西门子PC-PPI 电缆，PC-PPI 电缆把RS232 转为RS485。PC-
39、PPI电缆9针母头插在屏侧，9针公头插在PLC 侧。为了实现正常通讯，除了正确进行硬件连接，尚须对触摸屏的串行口0 属性进行设置，这将在设备窗口组态中实现，设置方法将在后面的工作任务中详细说明。4.2.2 触摸屏设备组态为了通过触摸屏设备操作机器或系统，必须给触摸屏设备组态用户界面，该过程称为“组态阶段”。系统组态就是通过PLC 以“变量”方式进行操作单元与机械设备或过程之间的通信。变量值写入PLC 上的存储区域（地址），由操作单元从该区域读取。运行MCGS 嵌入版组态环境软件，在出现的界面上，点击菜单中“文件”“新建工程”，弹出图6-3所示界面。MCGS 嵌入版用“工作台”窗口来管理构成用户
40、应用系统的五个部分，工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单击不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。 主控窗口MCGS 嵌入版的主控窗口是组态工程的主窗口，是所有设备窗口和用户窗口的父窗口，它相当于一个大的容器，可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度用户策略的运行。同时，主控窗口又是组态工程结构的主框架，可在主控窗口内设置系统运行流程及特征参数，方便用户的操作。 设备窗口设备窗口是MCGS 嵌入版系统与作为测控对象的外部设备建立联系
41、的后台作业环境，负责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。系统通过设备与数据之间的通道，把外部设备的运行数据采集进来，送入实时数据库，供系统其它部分调用，并且把实时数据库中的数据输出到外部设备，实现对外部设备的操作与控制。 用户窗口用户窗口本身是一个“容器”，用来放置各种图形对象（图元、图符和动画构件），不同的图形对象对应不同的功能。通过对用户窗口内多个图形对象的组态，生成漂亮的图形界面，为实现动画显示效果做准备。 实时数据库在 MCGS 嵌入版中，用数据对象来描述系统中的实时数据，用对象变量代替传统意义上的值变量，把数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库。实时数据库是MCGS 嵌入
42、版系统的核心，是应用系统的数据处理中心。系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。如下图所示：4.3 采用人机界面的工作任务4.3.1 人机界面组态分拣站画面效果图如图4-7所示。图4-6 分拣站界面画面中包含了如下方面的内容： 状态指示：单机/全线、运行、停止； 切换旋钮：单机全线切换； 按钮：启动、停止、清零累计按钮； 数据输入：变频器输入频率设置 数据输出显示：白芯金属
43、工件累计、白芯塑料工件累计、黑色芯体工件累计 矩形框接下来给出人机界面的组态步骤和方法1、创建工程TPC类型中如果找不到“TPC7062KS”的话，则请选择“TPC7062K” ，工程名称为“335B-分拣站”。2、定义数据对象根据前面给出的表1，定义数据对象，所有的数据对象如下表列出表4-2 触摸屏组态画面各元件对应PLC地址下面以数据对象“运行状态”为例，介绍定义数据对象的步骤： 单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。 单击“新增对象” 按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮
44、，则可增加多个数据对象）。 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口。 将对象名称改为：运行状态；对象类型选择：开关型；单击“确认”。按照此步骤，根据上面列表，设置其他个数据对象。3、设备连接为了能够使触摸屏和PLC通讯连接上，须把定义好的数据对象和PLC 内部变量进行连接，具体操作步骤如下： 在“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。 点击工具条中的“工具箱” 图标，打开“设备工具箱”。 在可选设备列表中，双击“通用串口父设备”，然后双击“三菱_FX系列编程口”在下发出现“通用串口父设备”，“三菱_FX系列编程口”，见图5-7： 双击“通用串口父设备”，
45、进入通用串口父设备的基本属性设置，见下图4-8，作如下设置: 串口端口号（1255）设置为： 0 - COM1； 通讯波特率设置为：6 -9600； 数据校验方式设置为：2 偶校验； 其它设置为默认。图4-8 通用串口设置 双击“三菱_FX系列编程口”，进入设备编辑窗口，如下见图4-8。左边窗口下方CPU 类型选择2-FX2NCCPU。默认右窗口自动生产通道名称I000.0I000.7,可以单击“删除全部通道”按钮给以删除。图4-9 设备编辑窗口 接下进行变量的连接，这里以“运行状态”变量进行连为例说明。 单击“增加设备通道”按钮，出现图4-9所示窗口。参数设置如下： 通道类型：M寄存器； 数据类型：通道的第00位； 通道地址：0； 通道个数：1； 读写方式：只读。 单击“确认”按钮，完成基本属性设置。 双击“只读M000.0”通道对应的连接变量，从数据中心选择变量：“运行状态”。用同样的方法，增加其它通道，连接变量，如图4-10，完成单击“确认”按钮。
