基于uss協(xié)議和mcgs的材料分揀自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)(已修改)
2025-07-21 09:31 本頁面
【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 基于 USS 協(xié)議和 MCGS 的材料分揀自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 摘要 本設(shè)計以西門 S7200 PLC 為控制核心，利用 USS 協(xié)議與西門子 MM420 變頻器通信， MCGS TPC7062K 組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，設(shè)計出材料自動分揀系統(tǒng)。本系統(tǒng)依靠傳感器對材料的辨別，實現(xiàn)對不同材質(zhì)或顏色的物料進行分揀?？梢詫崟r對設(shè)備參數(shù)進行設(shè)定、生產(chǎn)情況進行監(jiān)控。 系統(tǒng)整體調(diào)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)供料、傳送、分揀既定目標(biāo)。整個系統(tǒng)自動化程度高、系統(tǒng)穩(wěn)定、 材料分揀精度高，簡單實用。 關(guān)鍵詞 USS 協(xié) 議 ； MCGS；變頻器 ； PLC；材料分揀 第 1 頁 共 1 頁 目 次 1 引言 ………………………………………………………………………………… 1 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 …… ……………………………………………………………………1 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 … ………………… … … ……………………………………………… 1 PLC 控制 模塊 ………………………………………………………………… 1 3 .2 變頻器控制模塊 ………………………………………………………… 2 3 .3 觸摸屏型號選擇 …………………………………………………………… 3 3 .3. 1 TPC7062KS 介紹 ………………………………………………… … 3 3 .3 .2 TPC7062KS 硬件連接 ……………………………………………… 3 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 …………………………………………………………… 3 系統(tǒng)的控制要求及其流程圖 ……………………………………………………… 3 USS 通信協(xié)議 ………………………………………………………………… 4 USS 通信協(xié)議的介紹 ……… …………………………………………………… 4 USS 通信協(xié)議的 優(yōu)勢 ……… …………………………………………………… 4 軟件設(shè)計及編程 ……………………………………………………………… 4 4 . 變頻器 的控制 ……… …………………………………………………… 4 工件位置的 計算 …………………………………………………………… 6 4 . 材料的分揀 ……………… …………………………………………… 6 5 組態(tài)畫面 設(shè)計 ……………………………………………………………… 7 MCGS 組態(tài)軟件介紹 ………………………………………………………… 7 5 .2 登 錄界 面 … … …… … … … …… … … … … …… … … … …… … … 7 5 .3 運行界 面 … …… …… ……… …… …… ……… …… …… …… … 10 6 系統(tǒng)測試 ………………………………………………………… 11 結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 12 參考文獻 ……………………………………………………………………………… 14 致謝 …………………………………………………………………………………… 13 附件： 系統(tǒng) 程序 ………………………………………………………………… 15 1 主程序 …………………………………………………………… 1 5 2 材料 自動 分揀子程序 …………………………………………………………… 17 3 高速計數(shù)器子程序 …………………………………………………………… 21 第 1 頁 共 21 頁 1 引言 隨著社會的進步，工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展 ，在工業(yè)和日常的生產(chǎn)生活中，材料自動分揀系統(tǒng)得到了充分的應(yīng)用。例如：郵局、物流配送企業(yè)、倉儲企業(yè)等，材料自動分揀系統(tǒng)大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人工成本。 通過組態(tài)軟件，人們可以在遠(yuǎn)離工作現(xiàn)場的地方，對設(shè)備進行各項操作，從而降低安全風(fēng)險。在實驗室驗證的過程中，本設(shè)計能夠?qū)⒉煌伾?，不同材質(zhì)的材料分離出來 ，同時在觸摸屏上能夠?qū)崟r的設(shè)置相關(guān)參數(shù)以及顯示已被分揀的材料和待 分揀的材料。 本系統(tǒng)可以用于材料分揀等勞動強度大、勞動力密集型的加工、 選材等行業(yè)，可以為從業(yè)者創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，減輕勞動負(fù)擔(dān)。在效益為上的今天， 一定能夠在各行各業(yè)中得到大力的推廣。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 將觸摸屏通過 RS232 數(shù)據(jù)線與 PLC 連接，實現(xiàn) PLC 與觸摸屏之間進行數(shù)據(jù)傳輸；將變頻器通過 RS485 數(shù)據(jù)線與 PLC 連接，實現(xiàn) PLC 與變頻器之間進行數(shù)據(jù)傳輸，通過編制相應(yīng)的控制程序，來實現(xiàn)材料分揀自動監(jiān)控。如下圖 所示。 圖 設(shè)計方案 3 系統(tǒng)硬件 設(shè)計 PLC 控制模塊 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求 ， 本系統(tǒng) 有 8 個傳感器、兩個按鈕輸入，故 需要 10 個輸入；有 3 個指示燈、 3 個電磁閥、 2 個控制正反轉(zhuǎn)，故需 8 個輸出，共 18 個 I/O 點，因此選用西門子 S7200 CPU224XP AC/DC/RLY 為主控單元 。 選用 CPU224XP 的主要原因有，它有 14 點輸入， 10 點繼電器輸出；有兩個 PORT 口，可供組態(tài)和 UUS 通信協(xié)議使用；它 還具有模擬量輸入模塊，方便以后系統(tǒng)功能的擴展。 西門子 PLC 控制的材料分揀第 2 頁 共 21 頁 自動監(jiān)控系統(tǒng)的 I/O 口分配表如 下 表 所示 。 表 I/O 分配表 編碼器 B 相 正轉(zhuǎn) 編碼器 A 相 反轉(zhuǎn) 光纖 1 推桿 1 金屬傳感器 推桿 2 光纖 2 推桿 3 電磁傳感器 1 黃燈 電磁傳感器 2 綠燈 電磁傳感器 3 紅燈 停止 啟動 變頻器控制模塊 選用西門子 4 系列的變頻器 MM420，實現(xiàn) USS 協(xié)議控制變頻器運轉(zhuǎn)，并設(shè)定、讀取變頻的相關(guān)參數(shù)。 當(dāng)系統(tǒng)啟動 且物料口的光纖傳感器檢測到物料時，變頻器 以 觸摸屏上設(shè) 定的頻率運行。 當(dāng)滿足設(shè)定的分揀要求時，變頻器停止工作，傳送帶停止，當(dāng)不滿足 設(shè)定的分揀要求時，變頻器反轉(zhuǎn)，將物料重新送回物料口，延時 1s 后停止。由機械手取回 后，系統(tǒng)才可繼續(xù)運行。 按 下表 設(shè)定 MM420 變頻器的參數(shù)。 表 變頻器參數(shù)設(shè)定表 觸摸屏 型號選擇 第 3 頁 共 21 頁 TPC7062KS 介紹 TPC7062KS 人機界面 是昆侖通態(tài)公司研發(fā)的， MCGS 組態(tài)軟件是一款運行WindowsCE 環(huán)境中 實時多任務(wù)嵌入式 操作系統(tǒng) 。 TPC7062KS 采用 了 TFT 液晶顯示屏，分辨率高，采用 ARM 結(jié)構(gòu)嵌入式 CPU，主頻高，存儲靈活。 TPC7062KS 硬件 連接 TPC7062KS 的 背面有電源線、 各種通訊接口 等 ，如下圖 所示。 其中 PLC 連接COM 口， U 盤和鼠標(biāo)等連接 USB1 口 ， 工程下載線連接 USB2 口 。 圖 TPC7062KS 的接口 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的控制要求及其流程圖 材料自動分揀監(jiān)控系統(tǒng) 提供了一批嵌入了 零件芯為白色和黑色塑料 的白色成品工件， 工作目標(biāo)是把工件送往分揀單元，按工位號順序均衡地分送到各生產(chǎn)工位。 例如，在人機界面上選擇工位一、工位二和工位四選擇生產(chǎn)，工位三 停止生產(chǎn) 。則從進
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