【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(jì)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】 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(shí)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(shí)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] 。 32 M C G S主 控 窗 口 設(shè) 備 窗 口 用 戶 窗 口 實(shí) 時(shí) 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(bào) 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(bào)表、曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)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(shí)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(shí)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(shí)使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)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(jì)出監(jiān)控的畫面如下： 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 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(shí)數(shù)據(jù)庫中定義 34 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(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時(shí)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(jì)中的動畫設(shè)計(jì)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(shí)，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 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 35 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(jì)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 。 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(shí)需要重新運(yùn)行并重新計(jì)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(shí)，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(shí)就會呈現(xiàn)為初始狀態(tài)。num 的定義是總物料的數(shù)目計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)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(shí)料槽中沒有物料，通過閃爍進(jìn)行提示 ，如圖 47 所示 。 37 圖 47 圖形閃爍效果顯示 數(shù)據(jù)報(bào)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(jì)分析，并根據(jù)實(shí)際情況打印出數(shù)據(jù)報(bào)表。所謂數(shù)據(jù)報(bào)表就是根據(jù)實(shí)際需要以一定格式將統(tǒng)計(jì)分 析后的數(shù)據(jù)記錄、顯示和打印出來，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表。數(shù)據(jù)報(bào)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(jì)、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(bào) 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(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表是實(shí)時(shí)地將當(dāng)前的數(shù)據(jù)對象變量按一定報(bào)告格式（用戶組態(tài)）顯示和打印，即：對瞬時(shí)量的反映。 歷史數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表及歷史數(shù)據(jù)報(bào)表如圖 48 所示 [21] 。 38 圖 48 數(shù)據(jù)報(bào)表顯 示輸出 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 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 讀寫 Y00000 YV2 讀寫 Y00001 YV3 讀寫 Y00002 YV4 讀寫 Y00003 YV5 讀寫 Y00004 M 讀寫 Y00005 LD1 讀寫 Y00006 LD2 讀寫 Y00007 40 圖 411 通道設(shè)置 44 5 結(jié)論與展望 綜全文所述，本文對 PLC 及組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細(xì)的介紹，根據(jù)材料分揀的實(shí)際需求采用 PLC 設(shè)計(jì)出了材料分揀系統(tǒng)，并使用組態(tài)作為監(jiān)控軟件具有很高的實(shí)用價(jià)值。 設(shè)計(jì)材料分揀系統(tǒng)之前，閱讀了大量的資料和文獻(xiàn)，不但了解了自動分揀系統(tǒng)發(fā)展的歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用 背景。還學(xué)習(xí)了氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)、及用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控的 基本 知識。 用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。 完成了材料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工作。并且基于該平臺完成了控制系統(tǒng)的軟件。通過實(shí)驗(yàn)測試了材料分揀系統(tǒng)硬件和軟件。 實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，出現(xiàn)了不少難題：氣源于氣閥的氣壓不能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制，傳感器的容易受到外界因素的干擾，上位機(jī)與下位機(jī)通信不穩(wěn)定等問題。通過多次試驗(yàn)與實(shí)踐以上問題基本上得到了解決，如何進(jìn)一步提高控制性能， 可對該系統(tǒng)進(jìn)行一些改進(jìn)。 進(jìn)一步提高氣源氣壓的穩(wěn)定性 ，這樣可以提高氣閥的工作性能，為材料正常進(jìn)入、彈出傳送帶打下基礎(chǔ)。在硬件上進(jìn)一步改進(jìn)擋板、出料軌道、傳送帶、進(jìn)料倉，這對系統(tǒng)的實(shí)用與可靠性的提高有重大意義。采用步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)傳送帶速度的可控制性、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分揀效率的質(zhì)的提高。進(jìn)一步提高傳感器的性能，找出一系列可靠的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。 進(jìn)一步分析研究各種分揀系統(tǒng)地優(yōu)劣，提出材料分揀系統(tǒng)的綜合性能。 本文的設(shè)計(jì)是對材料的材質(zhì)進(jìn)行的簡單設(shè)計(jì)，可以在其基礎(chǔ)上對分揀物品的種類與分揀的性能進(jìn)行拓展及完善，可使其適用于實(shí)際生活中的各行各業(yè)，是分揀線實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)，大大 提高該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。 45 [參考文獻(xiàn) ] [1] 孫余凱，吳鳴山，項(xiàng)綺明 .傳感器應(yīng)用電路 300 例 [M].北京：電子工業(yè)出版社， [2] 陶紅艷，余成波 .傳感器與現(xiàn)代檢測技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， [3] 劉迎春，葉湘濱 .傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，1997 [4] 郝蕓 .傳感器原理與應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， [5] 郭愛芳，王恒迪 .傳感器原理及應(yīng)用［ M］ .西安：西安電子科技大學(xué)出版社，～ 290. 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