【正文】 ..........................................................................................................13 第五章 貼面熱壓機(jī) HMI 組態(tài)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 16 人機(jī)界面組態(tài)任務(wù) ........................................................................................................................................................16 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) .....................................................................................................................................................................17 組態(tài) 控制畫面的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................................................17 第六章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) ................................................................................................................................ 24 致 謝 .................................................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................................. 26 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào) 告 3 基于觸摸屏及 PLC 的 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 本文設(shè)計(jì)了 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng) ,采用了西門子 S7200 為控制器 ,利用 PLC 控制 、人機(jī)界面監(jiān)控技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn) MODBUS 通信技術(shù)等來(lái)控制 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)。 完成 了 木板的 傳送 ，切割，壓制等控制。 在整個(gè)過(guò)程中，觸摸屏可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)工藝參數(shù)設(shè)定，報(bào)警信息的顯示及記錄。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用 微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。 PLC 的特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的 PID 回 路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 DDC 和 DCS 等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化 。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。正是 PLC 的這些特點(diǎn)使得 PLC 被廣泛的應(yīng)用在鋼鐵、石油、電力、建材、機(jī)械、汽車 、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)的各個(gè)行業(yè)。是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說(shuō)人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面 的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間?，F(xiàn)在大量運(yùn)用在 工業(yè) 與 商業(yè) 上，簡(jiǎn)單的區(qū)分為 “ 輸入 ” （ Input）與 “ 輸出 ” （ Output）兩種，輸入指的是由人來(lái)進(jìn) 行 機(jī)械 或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令（命令）的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來(lái)的通知，如故障、警告、操作說(shuō)明提示等，好的人機(jī)接口會(huì)幫助使用者更簡(jiǎn)單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長(zhǎng)使用壽命，而目前市面上所指的人機(jī)接口則多界狹義的指在 軟件 人性化的操作接口上。 熱壓系統(tǒng)升溫快，加熱系統(tǒng)、導(dǎo)熱系統(tǒng)輕精心分段設(shè)計(jì)，熱耗能低、導(dǎo)熱均勻機(jī)構(gòu)設(shè)地合理，配件加工精密度高，工藝參數(shù)調(diào)整范圍寬，控制過(guò)程設(shè)計(jì)合理，能滿足各種貼面生產(chǎn)的工藝要求。 貼面熱壓 機(jī)結(jié)構(gòu)圖 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示。對(duì)于本系統(tǒng)而言，先由升降臺(tái)將木板升起，再由滾筒傳送木板，經(jīng)過(guò)除塵機(jī)構(gòu)除塵，再由傳送帶把木板送至下一個(gè)升降臺(tái)，升降臺(tái)升起，木板 由進(jìn)出板一體機(jī)壓制，出來(lái)之后刮邊，最后由移載機(jī)將木板升起，檢測(cè)質(zhì)量，然后把優(yōu) 劣木板分別放到正品升降臺(tái)，次品升降臺(tái)。 基于 MCGS 的 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)控制。 在手動(dòng)狀態(tài)， 按工藝流程 按下啟動(dòng)按鈕，對(duì)應(yīng)其電機(jī)啟動(dòng)。 在自動(dòng)狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕， 整個(gè)系統(tǒng)就可以自動(dòng)進(jìn)行木板的加工 。 實(shí)現(xiàn) 壓力 的控制 ，使其在設(shè)定值上下波動(dòng)。 可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控 。 硬件的設(shè)計(jì)，包括 PLC 的選型、 HMI觸摸屏的選擇，等的選擇等。 程序設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的工作過(guò)程分析和程序設(shè)計(jì)框圖， I\O的分配 ， PLC 程序的編寫，控制程序的清單及注釋。 貼面熱壓機(jī) PLC的選型 西門 子 S7 的家族 編程控制器系列包括小型 PLC（ S7200）系列，中低性能系列（ S7300）和中高性能系列（ S7400）。 S7200 的分類 S7200 PLC 是小型模塊式的 PLC，整機(jī) I\O 點(diǎn)數(shù)從 1040 點(diǎn)，在小型自動(dòng)化設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。 第一代產(chǎn)品 CPU 模塊為 CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU單元： CPU 21 CPU 21 CPU 215 和 CPU 216。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元： CPU 22 CPU 22 CPU 224和 CPU 226，除 CPU 221 之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。 模擬量 I\O擴(kuò)展模塊： EM23 EM232 和 EM235。 （ 3）功能模塊： EM253（定位模塊）、 SIWAREX MS(稱重模塊 )。 本文采用新型 6ES7 2162BD230XB8， 24 輸入 /16 輸 出 共 40 字量 I/O 點(diǎn) ， 可連接 7個(gè)擴(kuò)展模塊， 有兩個(gè)模擬電位器， 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 38 路模擬量 I/O 點(diǎn) ， 1024bytes字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間， 有兩個(gè) RS485 通信口，單項(xiàng)高速脈沖輸出頻率提高到 180K，2相高速計(jì)數(shù)器頻率提高到 80K，有 PID自整定功能。 I\O 模塊 的選型 選擇 I\O 模塊之前，應(yīng)確定哪些信號(hào)需要輸入給 PLC，哪些負(fù)載由 PLC 驅(qū)動(dòng)，是數(shù)字量還是模擬量，是直流量還是交流量以及電壓的等級(jí)，是否有特殊的要求，例如快速響應(yīng)等，并建立響應(yīng)的表格。選擇 I\O模塊時(shí)， I\O點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)留有一定的裕量，以備今后系統(tǒng)改進(jìn)或擴(kuò)充時(shí) 使用， 本設(shè)計(jì)采用EM223CN。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 8 貼面熱壓機(jī)系統(tǒng) HMI的選擇 mcgsTpc 人機(jī)界面組成 人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和 軟件 兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等 。根據(jù)人機(jī)界面的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用 8 位 、 16 位、 32 位的處理器。使用者都必須先使用人機(jī)界面的畫面組態(tài)軟件制作 “ 工程文件 ” ，再通過(guò) PC 機(jī)和人機(jī)界面產(chǎn)品的 USB 口 、 網(wǎng)口 或 U 盤 ，把組建好的 “ 工程文件 ” 下載到人機(jī)界面中運(yùn)行。 具有操作控制、狀態(tài)監(jiān)控、 報(bào)表和曲線顯示、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表打印、網(wǎng)絡(luò)通訊、視頻監(jiān)控等眾多工控計(jì)算機(jī)的高端功能。顯示屏尺寸從 7 寸、 寸、 12寸再到 15 寸，為用戶提供專業(yè)全方位的解決方案。 的選型 本設(shè)計(jì) 選擇觸摸屏型號(hào)的時(shí)候應(yīng)該考慮到觸摸屏的串口數(shù)量，以及屏的尺寸 、價(jià)格等 。 24DC 供電， 65535 色真彩，支持位圖等。 其他元件的選擇 變頻器：本文采用 BP5,BP4。 基于 MCGS 的 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 貼面熱壓機(jī) 系統(tǒng) 的開發(fā)平臺(tái) 圖 36 開發(fā)設(shè)備通信線路連接 如圖 36所示，開發(fā)過(guò)程中搭建的開發(fā)框架平臺(tái)為： HMI 觸摸屏與 PLC 之間用接口連接線連接。觸摸屏檢測(cè)裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測(cè)用戶的觸摸位置，在將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。他同時(shí)能接收 PLC 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行，如動(dòng)態(tài)的顯示開關(guān)量和模擬量等。 PLC 在執(zhí)行用戶程序時(shí)所需輸入繼電器、輸出繼電器的數(shù)據(jù)取自于 I\O映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。 PLC 通過(guò)反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶 程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。 通過(guò) HMI 觸摸屏上按鍵與變量建立連接，按下觸摸屏上的按鍵，觸摸屏控制器做出反應(yīng)，給 PLC 發(fā)出信號(hào)，然后 PLC 做出反應(yīng)，驅(qū)動(dòng)各自控制的內(nèi)部繼電器動(dòng)作。如圖 51 所示。 表 41 I\O 的分配 PLC 電氣控制接線圖 PLC 及各模塊的接線圖如圖 42 所示。 （ 3）網(wǎng)絡(luò) 12 為 主程序 中對(duì)各子程序的調(diào)用 。 柜 1（ 子程序 ） （ 1） 原位指示中，網(wǎng)絡(luò) 4 為進(jìn)出板一體機(jī)的原位指示。 基于 MCGS 的 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 （ 3） 溫度控制程序中， 網(wǎng)絡(luò) 2 為 內(nèi)部 設(shè)定的溫度參數(shù) 到模擬量輸出的轉(zhuǎn)換 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)于壓機(jī)溫度的控制。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 16 第 五 章 貼面熱壓機(jī) HMI 組態(tài)設(shè)計(jì) 人機(jī)界面組態(tài)任務(wù) 根據(jù)控制系統(tǒng)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)如圖 51與圖 52上位機(jī)界面。 在圖 52中可以 對(duì)溫度以及壓力的 進(jìn)行設(shè)定，并且參數(shù)設(shè)定畫面和 其他畫面 可以切換。 圖 53 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 圖 組態(tài)控制畫面的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)的添加 ： 進(jìn)入 設(shè)備窗口 ， 依次從 設(shè)備工具窗口中添加通用串口父設(shè)備 ,西門子 _S7200PPI 驅(qū)動(dòng) 。 設(shè)備工具箱 基于 MCGS 的 貼面熱壓機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 圖 56 設(shè)備驅(qū)動(dòng)屬性 的設(shè)定 設(shè)備通道的添加 :與 PLC 通訊 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫 ,需要添加設(shè)備通道 ,可在設(shè)備編輯窗口中添加通道，要注意添加設(shè)備通道的地址要與 PLC 實(shí)際地址相同。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 20 圖 58 變量的新建 組態(tài)畫面 的新建 : 在 用戶窗口中新建窗口，選擇右側(cè)的新建窗口。 在選擇工具 中選擇需要組態(tài)的構(gòu)件。 圖 511 構(gòu) 件可見性的設(shè)定 水平 /垂直移動(dòng)動(dòng)畫 構(gòu)件參數(shù)設(shè)定 :該系統(tǒng)中涉及很多木板及升降臺(tái)的水平 /垂直移動(dòng)，在構(gòu)件屬性 中勾選水平 /垂直移動(dòng)。 圖 510 水平 /垂直移動(dòng)動(dòng)畫構(gòu)件參數(shù)設(shè)定 水平 /垂直移動(dòng)動(dòng)畫腳本的編寫 :語(yǔ)句如下 If j50 then j=j+1 如果要提高木板移動(dòng)的速率，可以將把 j 加的值增大。 可根據(jù)需要添加多個(gè)用戶和用戶組。以上設(shè)置完成后還需要一個(gè)觸發(fā)條件。密碼的修改，使用函數(shù) !ChangePassword( )，運(yùn)行時(shí)可以彈出密碼修改的對(duì)話框。 例 如 1升降機(jī)上升的條件就是上升 1 為 1，到條件滿足后 1升降機(jī)就上升，當(dāng)上升到位后將上升 1清零 ，同時(shí)也將平移 1 置 1 觸發(fā)下一個(gè)動(dòng)作水平移動(dòng) 1。對(duì)于這一點(diǎn)，系統(tǒng)中 有 一個(gè)判斷的變量 ，在前一塊木板被吸起后就判斷，沒(méi)有就不給下一塊木板觸發(fā)信號(hào)。 為了體現(xiàn)出這一點(diǎn) ， 本系統(tǒng)中 就 采用了多塊構(gòu)件 分工序 來(lái)表現(xiàn) ， 執(zhí)行到該工序時(shí)就讓該木板可見，其他時(shí)間不可見。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 24 第六章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 組態(tài)畫面與程序設(shè)計(jì)完成后，按照下列步驟進(jìn)