【導(dǎo)讀】料分揀控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。該材料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)。合氣動裝置、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等技術(shù),可以進(jìn)行現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。對本系統(tǒng)完成其設(shè)計之后，進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安。裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。傳送與分揀的全過程。

　　

【正文】 模式； 3） 在“寫出”時， PLC 應(yīng)停止運(yùn)行，程序必須在 RAM 或 EEPROM 內(nèi)存保護(hù)關(guān)斷的情況下寫出，然后進(jìn)行校驗 [11] 。 PLC 程序的傳送 如 圖 35 所示： 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 26 圖 35 PLC 程序的傳送 材料分揀系統(tǒng)的調(diào)試 在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好之后，開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。這個過程便于我們發(fā)現(xiàn)問題與不足。通上電源，觀察指示燈，一切正常之后開始加材料。 通過運(yùn)行，在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。從兩個方面解決這個問題，首先調(diào)低氣缸的氣壓，但氣壓波動較大，仍然無法解決問題；從 另一個方面入手在出槽口的一端加上擋板，通過試驗，大部分材料可以正常步入傳送帶。此問題順利得到解決。 將氣源送上。調(diào)節(jié)氣動閥氣源管上的螺栓即可調(diào)節(jié)氣動閥的動作力度，直至氣動閥的動作力度合適為止。 材料隨傳輸帶傳送到傳感器時，傳感器并不能感應(yīng)到材料，說明傳感器與物體的距離不適合。通過多次調(diào)試找到了適合的位置，即傳感器的底部與傳送帶的距離。 傳感器通過在通電狀態(tài)下，將待分揀的物料塊放置在傳送帶上，通過不停調(diào)節(jié)電位器，觀察監(jiān)控畫面的對應(yīng)開關(guān)的通斷，并通過調(diào)節(jié)角度等將傳感器調(diào)節(jié)徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 27 至最佳狀態(tài)。 電感傳感器與傳送帶最合適距離為 28CM， 電容傳感器與傳送帶最佳距離為 25CM。 顏色傳感器最合適距離為 30CM， 傳感器對應(yīng)的各個氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定在 , 然后逐個調(diào)試氣閥的進(jìn)氣開關(guān)，使氣缸的氣量保留在合適適中的位置。 在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好之后，開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試 。 將硬件各部分的動作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，運(yùn)行 PLC 程序， 進(jìn)行軟硬件的結(jié)合，觀察材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的過程，完成系統(tǒng)的調(diào)試。徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 31 4 監(jiān)控畫面的設(shè)計 組態(tài)控制技術(shù) 工控組態(tài)軟件能夠 很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。 本系統(tǒng)采用 MCGS 作為上位機(jī)的監(jiān)控軟件。 材料分揀 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計是對分揀系統(tǒng)的 實(shí)時采 集以及監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)操作者可以遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場就能實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的控制。 組建工程的總體規(guī)劃是先建立一個用戶窗口，其次是編輯畫面和定義數(shù)據(jù)對象，再次是動畫連接和編寫控制流程，最后是設(shè)備的連接和調(diào)試。 MCGS組態(tài)軟件是由北京昆侖自動化有限公司研制開發(fā)的，其英文全稱為 Monitor and Control Generated System，即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”。 MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分。 用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中運(yùn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。 運(yùn)行環(huán)境是一個獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組 態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計算機(jī)上。 組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖 41 所示。 組 態(tài) 環(huán) 境 ：組 態(tài) 生 成應(yīng) 用 系 統(tǒng)組 態(tài) 結(jié) 果數(shù) 據(jù) 庫 運(yùn) 行 環(huán) 境 ：解 釋 執(zhí) 行組 態(tài) 結(jié) 果 圖 41 組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的 過渡 由 MCGS 生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分組成，如圖 42 所示。其中，運(yùn)行 時只有用戶窗口是可見的，常被稱為“前臺”，其余部分被稱為“后臺” [29] 。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 32 M C G S主 控 窗 口 設(shè) 備 窗 口 用 戶 窗 口 實(shí) 時 數(shù) 據(jù) 庫 運(yùn) 行 策 略系 統(tǒng) 菜 單系 統(tǒng) 參 數(shù)啟 動 參 數(shù)設(shè) 備 構(gòu) 件 1設(shè) 備 構(gòu) 件 n圖 元圖 符動 畫 構(gòu) 件數(shù) 據(jù) 對 象存 盤 處 理報 警 處 理啟 動 策 略循 環(huán) 策 略退 出 策 略自 定 義 策 略?? 圖 42 MCGS組態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu) MCGS 的 主 要特點(diǎn)和基本功能如下： （ 1） 簡單靈活的可視化操作界面。 MCGS 采用全中文、可視化、面向窗 口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求，以窗 口 為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得 MCGS 的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。 （ 2） 豐富、生動的多媒體畫面。 MCGS 以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息 。通過對圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動翻轉(zhuǎn)等多種乎段，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果。 （ 3） 實(shí)時數(shù)據(jù)庫為用戶分步 組態(tài)提供極大方便。 MCGS 構(gòu)成的五個部分中實(shí)時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。 總之， MCGS 組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，界面友好。同時使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，組態(tài)配制出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng) [27] 。 模型的建立 打開 MCGS 組態(tài)環(huán)境這個軟件，進(jìn)入它的主界面。設(shè)計出監(jiān)控的畫面如下： 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 33 圖 43 監(jiān)控的主控畫面 在上圖中，材料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下： 轉(zhuǎn)接面板 單向感應(yīng)電動機(jī) 三菱 PLC 調(diào)壓閥、空氣濾器、油霧器與氣壓指示表 內(nèi)置電源 傳送帶 擋板 料槽 先導(dǎo)式電磁換向閥 氣缸回位限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)） 1氣缸 1 1 判斷材質(zhì) 傳感器 1下料傳感器 1導(dǎo)料軌道 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 34 動畫連接 所謂動畫連接，實(shí)際上是將用戶窗口內(nèi)創(chuàng)建的圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中定義的數(shù)據(jù)對象，建立起對應(yīng)的關(guān)系，在不同的數(shù)值區(qū)間內(nèi)設(shè)置不同的圖形狀態(tài)屬性（如顏色、大小、位置移動、可見度、閃爍效果等），將物理對象的特征參數(shù)以動畫圖形方式來進(jìn)行描述。 MCGS 實(shí)現(xiàn)圖形 動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。 動畫組態(tài)的設(shè)置主要有顏色動畫連接、位置動畫連接、輸入輸出連接和特殊動畫連接。材料分揀組態(tài)設(shè)計中的動畫設(shè)計也是在這四種連接方式的基礎(chǔ)上設(shè)置的 [26] 。 顏色動畫連接 所謂顏色動畫連接就是指將圖形對象的顏色屬性與數(shù)據(jù)對象值之間建立相關(guān)性關(guān)系，使圖元、圖符對象的顏色屬性隨著數(shù)據(jù)對象值的變化而變化，用這種方式實(shí)現(xiàn)顏色不斷變化的動畫效果。 如在監(jiān)控圖中，當(dāng)鐵質(zhì)的材料傳送至對應(yīng)位置時，對應(yīng)傳感器上方的指示燈由紅色 變?yōu)榫G色，其設(shè)置如圖 44 所示。 圖 44 顏色動畫的連接 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 35 位置動畫連接 位置動畫連接包括圖形對象的水平移動、垂直移動和大小變化三種屬性，使圖形對象的位置和大小隨著數(shù)據(jù)對象值的變化而變化。用戶只要控制數(shù)據(jù)對象值的大小和值的變化速度，就能精確地控制所對應(yīng)圖形對象的大小、位置及其變化速度。用戶可以定義一種或多種動畫連接，圖形對象的最終動畫效果是多種動畫屬性的合成效果。 平行移動的方向包含水平和垂直兩個方向，其動畫連接的方法相同。首先要確定對應(yīng)連接對象的表達(dá)式，然后再定義表達(dá)式的值所對應(yīng)的位置偏移量。材 料分揀系統(tǒng)中物料的移動就是按位置動畫連接的方法設(shè)定的。 其水平移動的設(shè)置如圖 45 所示。 圖 45 水平移動動畫連接 輸入輸出連接 輸入輸出連接包括顯示輸出、按鍵輸入、按鈕動作三種方式。在材料分揀系統(tǒng)中物料的計數(shù)用到顯示輸出連接，輸出值選擇數(shù)值量輸出，把 物料的總數(shù) num的數(shù)值以數(shù)值量表示出來 ，如圖 46 所示 。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 36 圖 46 數(shù)值量輸出 連接 系統(tǒng)的開始與運(yùn)行、是否停止、出錯時需要重新運(yùn)行并重新計數(shù)等都需要在控制面板里能夠進(jìn)行人工的操作?？刂频拿姘逶O(shè)為三個按鈕，分別為開始、 退出 、復(fù)位。對于按鈕的輸入設(shè) 置可以在動畫組態(tài)窗口屬性設(shè)置里面選擇按鈕動作或者直接在工具箱內(nèi)選擇標(biāo)準(zhǔn)按鈕進(jìn)行設(shè)。 特殊動畫連接 在 MCGS 中，特殊動畫連接包括可見度和閃爍效果兩種方式，用于實(shí)現(xiàn)圖元、圖符對象的可見與不可見交替變換和圖形閃爍效果，圖形的可見度變換也是閃爍動畫的一種。 MCGS 中每一個圖元、圖符對象都可以定義特殊動畫連接的方式 [24] 。 在材料分揀系統(tǒng)中料槽無料提醒中的制作用到了閃爍效果。在“料槽無料”的 指示燈 雙擊進(jìn)入屬性設(shè)置，選中閃爍效果。當(dāng)表達(dá)式 num=10 成立時，所設(shè)置的“料槽無料” 指示燈 就會成閃爍效果。當(dāng)表達(dá)式不 成立時就會呈現(xiàn)為初始狀態(tài)。num 的定義是總物料的數(shù)目計數(shù)器，設(shè)計中模擬分揀系統(tǒng)設(shè)定了 10 個物料，所以當(dāng) num 的值為 10 時料槽中沒有物料，通過閃爍進(jìn)行提示 ，如圖 47 所示 。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 37 圖 47 圖形閃爍效果顯示 數(shù)據(jù)報表輸出 在 MCGS 中， 大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)要對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，統(tǒng)計分析，并根據(jù)實(shí)際情況打印出數(shù)據(jù)報表。所謂數(shù)據(jù)報表就是根據(jù)實(shí)際需要以一定格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄、顯示和打印出來，如實(shí)時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表。數(shù)據(jù)報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計、打印的最終 體現(xiàn)，是整個工控系統(tǒng)的最終結(jié)果輸出。數(shù)據(jù)報 表是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象的狀態(tài)的綜合記錄和規(guī)律總結(jié) 。 實(shí)時數(shù)據(jù)報表是實(shí)時地將當(dāng)前的數(shù)據(jù)對象變量按一定報告格式（用戶組態(tài)）顯示和打印，即：對瞬時量的反映。 歷史數(shù)據(jù)報表是從歷史數(shù)據(jù)庫中提取存盤記錄，以一定導(dǎo)電格式顯示歷史數(shù)據(jù)。文中自動分揀控制系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)報表及歷史數(shù)據(jù)報表如圖 48 所示 [21] 。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 38 圖 48 數(shù)據(jù)報表顯示輸出 PLC 與組態(tài)軟件之間的通信 對組態(tài)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，打開設(shè)備窗口分別添加如下兩個設(shè)備：通用串口父設(shè)備和 FX 系列編程口。在 MCGS 工作 臺上，單擊 [設(shè)備窗口 ]，再單擊 [設(shè)備組態(tài) ]按鈕進(jìn)入 [設(shè)備組態(tài)：設(shè)備窗口 ]。單擊 [工具箱 ]，打開 [設(shè)備工具箱 ]窗口，再單擊 [設(shè)備管理 ]按鈕，打開 [設(shè)備管理 ]窗口，如圖 49 所示 [25] 。 圖 49 添加設(shè)備 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 的自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 39 圖 410 設(shè)備的添加 再對 FX系列編程口進(jìn)行設(shè)置，雙擊 FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如表 41 和圖 411 設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊檢查，無誤后點(diǎn)確定。 表 41 通道連接的設(shè)置 對應(yīng)數(shù)據(jù)對象 通道類型 SB1 只讀 X00000 SQ1 只讀 X00001 SQ2 只 讀 X00002 SQ3 只讀 X00003 SQ4 只讀 X00004 SA 只讀 X00005 SB 只讀 X00006 SC 只讀 X00007 SN 只讀 X00010 SW1 只讀 X00011 SW2 只讀 X00012 SW3 只讀 X00013 SW4 只讀 X00014 SW5 只讀 X00015 SB2 只讀 X00017 YV1 讀