基于PLC与组态王货物自动识别控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 目 录 摘要 . I . 言 . 1 1 系统设计 . 2 货物识别系统简介 . 2 统简介 . 2 统技术要求 . 2 系统的组成与要求 . 2 系统运行的选择 . 4 行方式 . 4 障报警 . 4 2 识别技术的选择与设计 . 5 识别技术的选择 . 5 形码识别技术概述 . 5 识别系统的设计 . 5 形码的选择及应用 . 5 形码阅读器的选择及应用 . 8 通信设计 . 8 3 选型与设计 . 11 统设计 . 11 统设计原则 . 11 制系统的硬件设计 . 12 选型 . 12 入 /输出模块的选择 . 12 关量 I/O 点的节省和模拟量 I/O 模块的代用 . 13 干扰措施 . 13 本项目的选型设计 . 14 项目的选型 . 14 项目的硬件连接 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 软件设计 . 16 体设计 . 16 他处理子程序 . 17 4 上位机软件实现 . 20 监控系统的整体规划 . 20 控系统开发的目的 . 20 控系统开发手段 . 20 态王介绍 . 21 监控系统的功能模块 . 22 数设置模块 . 22 据词典设置模块 . 23 面设置模块 . 24 页 . 24 据页面 . 25 据页面实时曲线图 . 26 警页面 . 26 限设置模块 . 27 5 结论 . 29 参考文献 . 31 致谢 . 32 附录 . 33 附录 1 系统硬件连接图 . 33 附 录 2 制程序 . 34 附 录 3 组态王脚本 程序 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . . . 1 1 . . . . . . . . . . . . . of . . . of . . . . . . . . . . 4 2 of . . . of . . . he of . of . . ar . . . . . . . . .LC . 12 LC . . . .s LC . LC . . . . . . . . .s . . . . . . . . . . . . . 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . . 18 . . . PC . . . . 22 . . . . . . . . . . . . 24 . . . . . . . . . . . . . of . . . . . 30 5 . . 33 . . 34 . 35 .3 5 LC . . 36 . . . .纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 基于 组态王货物自动识别控制系统设计 【摘要】 货物识别技术经过多年的发展已经日趋成熟，现已渗透到了商业、仓储、邮电通信、交通运输、工业生产过程控制以及军事装备、工程项目等国民经济各行各业和人民日常生活之中。目前，条码技术是最成熟、应用领域最广泛的一种自动识别技术。组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来的。组态软件在自动化系统的“水平”和“垂直”集成中起着桥梁和纽带的作用，已成为自动化系统中的重要组成部分。 本系统采用了基于组态王软件与 合一般条码阅读器的货物自动识别系统，给出了系统的结构 、软件设计和组态过程。采用 为下位机提高了采集信号及控制信号的精度，并且可以现场修改程序，维修方便。使用组态软件，用户可以方便的构造适应自己需要的“数据采集系统”，实现实时数据监控管理，保证信息在全范围内的畅通，以适应现代化生产的需要。 关键词： 可编程控制器， 条形码阅读器 ，组态软件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n f of as of of At is of a of is by in in a of an of of of of LC as to to of to of to to of in to to of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 引言 随着计算机、信息及通信技术的发展，信息的处理能力、储存能力、传输通信能力日益强大。全面、有效的信息采集和输入几乎成为所有信息系统的关键。条码自动识别技术就是在这样的环境下应运而生。它是在计算机、光电技术和通信技术的基础上发展起来的一门综合性科学技术，是信息采集、输入的重要方法和手段。 自动识别技术是 20 世纪 70 年代发展起来的集光、机、电、计算机等技术为一体的高新技术，是数据自动采集、自动输入的基础，是计算机 “ 实时 ” 处理的重要技术保障。 条码是由一组按特定规则排列的条、空及对应字符组成的表示一定信息的符号 。不同的码制，条码符号的组成规则不同。条码技术是集编码、符号表示、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新兴技术。其核心内容是利用光电扫描设备识读条码符号，从而实现机器的自动识别，并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理，以达到自动化管理 的 目的。目前，较常使用的码制有： 码、 统 128 条码、 码、交 叉 二五条码、三九条码、库德巴条码等。 硬件选型： 件的选型，各控制模块的选择，条形码阅读器的选择。本系统采用 中心控制器，通过扩展的数据采集模块采集现场条形码数据 信息，并通过 信息的处理控制系统的其他操作，完成系统功能的整体实现。系统的操作控制、数据采集和动作过程监视、各种参数的显示设定，由挂接在 上位组态软件来实现。程序设计主要分两部分： 序的设计以及上位机监控程序的设计。其中核心是 序设计。 序设计部分主要包括实现对条形码数据的阅读、识别、解释及处理等任务。货物识别流程进程的实时监测、数据处理通过可编程控制器软件和组态软件来实现。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 系统设计 货物识别系统简 介 统简介 建立一个可靠的货物识别系统，首先要 对货物管理改进的重要性充分理解 ,即手段的改进会在提高效率的同时给企业的经济发展带来很好的辅助作用。此外，作为对货物的管理，系统必须能够稳定可靠地运行。为了应用上的方便 ,必须使系统能够实用、便捷，能够适用于高速度的信息流通网络。 近几年条形码技术在生活中的普遍应用给了我们很好的提示，条形码在商品消费、图书管理方面的应用等已经走入我们的生活，种种应用的成功给我们带来了鼓舞，当然我们也可以以条形码为媒介来对仓储货物管理进行一次转变，取代传统的现场手工登记，将其转入后台进行处理，这样就大大节省了货物出库入库时间，对 货物的流通速度的加快起到很好的促进作用。 统技术要求 本系统设计的关键在于读取货物条形码这个步骤。本设计选用了当前比较流行的一维码来实现对信息的存储，因此给货物读取标签就转化成如何对一维码进行读取的问题，故系统设计主要解决的问题是如何用特定的机具对一维条形码进行读取。 由于 功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。组态软件作为用户可订制功能的软件平台工具，在 过 自动化设备进行“智能”控制。所以拟采用 术，组态软 件技术，条形码识别技术来实现本设计。 系统的组成与要求 该系统的设计主要包含两大部分：硬件部分选型，软件部分设计。其中软件部分包括 件部分设计，组态软件设计两部分。而 分的设计是核心内容。 一般来说， 制系统有以下三种类型： 成的单机系统 这种系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由单台 成，一般不需要与其他 计算机进行通信。但是，设计者还要买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 考虑将来是否有联网的需要，如果有的话，应当选用具有通信功能的 成的集中控制系统 这种系统的被控对象通常是由数台机器或数台流水线构成，该系统的控制单元由单台 成，每个被控对象与 定的 I/O 相连。由于采用一台 制，因此，各被控对象之间的数据、状态不需要另外的通信线路。 成的分布式控制系统 这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交换数据和信息。这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信能力的 成。 图 1系统控制结构图 由于本系统现场有 1台 被控条形码阅读器以及数量不是很多的其他被控对象，可以使用单台 行多个对象的控制，只要选用高性能的 全能够胜任，另外，为了用户直观方便的使用，需要给予人机界面，采用如图 1示的控制结构。在整个控制系统中，总共有四大部分组成，分别是：制器、上位机、条形码阅读器、电机控制模块。下面分别介绍各个组件的功能。 制器：系统的控制核心。采集电机、条形码阅读器、货物位置等 有关的各类对象信息。 过对输入信号的处理，综合所获得的信息，反馈控制监控对象，将信息送入上一级监控器。同时接受 上位机的控制指令，输出控制信号，完成对监控对象的实际控制。 整个系统中，监控主要完成三个作用，一是通过串口下载参数进 些参数作为 制的依据，二是从串口读出 相应的参数，并在显示器上显示，三是将 上来的参数作一定的处理，并将最条形码阅读器 上位机 交流电机 感器 监控室 控制现场 组态王软件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 终得到的信息存入数据库中，以备以后可以查询。 部件主要是利用条形码阅读器采集货物上的条形码信息，并通过串口将数据发往 续操作。 现对载货电机的运动控制。 系统运行的选择 行方式 该系统有手动和自动两种运行方式。手动为步进运行，即操作一按钮，一部分动作执行，操作另外一个按钮，另外一个动作执行。主要用于分步控制流水线。自动为全部一次性执行，即在自动模式下，自动的完成整个货物识别的所有动作，用于长时间生产。 障报警 系统设有安全保护，在自动运行模式下，当上次运行没有到位的情况下，第二轮循环不进行，并且报警。在手动模式下，当操作人员没有按照操作规程违规操作时，系统会拒绝执行，同时报警。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 识别技术的选择与设计 识别技术的选择 形码识别技术概述 要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历 扫描 和 译码 两个过程。物体的 颜色 是由其反射光的类型决定的， 白色 物体能反射各种 波长 的 可见光 ， 黑色 物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条码扫描器内部的光电转换器 上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。根据原理的差异，扫描器可以分为 光笔 、 激光 三种。电信号输出到条码扫描器的 放大电路 增强信号之后，再送到整形电路将 模拟信号 转换成 数字信号 。白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。 然后译码器通过测量 脉冲 数字电信号 0 或 1 的数目来判别条和空的数目。通过测量 0 或 1 信号持续的时间来判别条和空的 宽度 。此时所得到的数据仍然是 杂乱无章 的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则，将条形符号换成相应的数字、字符信息。最后，由 计算机 系统进行数据处理与 管理，物品的详细信息便被识别了。 识别系统的设计 形码的选择及应用 条码分为一维条码和二维条码。一维条码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向上则不表达任何信息。一个完整的一维条码是由两侧空白区、起始字符、数据字符、校验字符 (可选 )和终止字符及供人识读字符组成，如图 2示。一维条码包括 ， 、 、 39 码、库德巴条码、交叉 25 码等。交叉 25 码是一种“条”和“空”都表示信息的条码，有两种单元宽度，每一个条码字符由五个单元组成，其中 2 个宽 单元， 3 个窄单元。在 1 个交叉 25 码符号中，组成条码符号的字符个数为偶数，当字符是奇数个时，应在左侧补 0 变为偶数。条码字符从左到右，奇数位置字符用条表示，偶数位字符用空表示。交插 25 码的字符集包括数字 09。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 2一维码 一维条码的优点是信息录人 速度快、差错率低，但是也存在一些如信息容量小、条码尺寸相对较大 (空间利用率低 )、条码遭到损坏后不能阅读等不足之处。不同类型的条码，有不同的码制和编码方法。条码编码方法有以下两种： 码的条 (空 )宽的宽窄设置不同，宽单元表示二进制“ 1”，窄单元表示二进制“ 0” 。 39 码、库德巴条码和交叉 25 码属于宽度调节法编码。 码符号中每个条码字符的条与空分别由若干模块组配而成，一个模块宽的条表示二进制“ 1”，一个模块宽的空表示二进制的“ 0”。通用商品条码 (和 )、 93 码、 属于模块组配法编码。 不同类型的条码有不同的编码容量和字符集。有些条码仅能表示 10 个字符： 09，如交叉 25 码、 和 ；有些条码可表示特殊字符，如库德巴条码。 39 条码可表示数字字符 09， 26 个英文字母 (AZ)以及一些特殊字符。 在条形码阅读器设置前，应先要确定条形码的形式、位数等，如码型是选用 39 码，还是 128 码或其他形式，同时根据产品的各种型号、规格、参数设计定义条形码的位数及每位数值的代表意义。本设计中选用的条形码为128 码，条形码由 17 位数字组成，每位数字 09 分别代表了 不同含义。 128 码开始于 1981 年推出，是一种长度可变、连续性的字母数字条码。与其他一维条码比较起来， 128 码是较为复杂的条码系统，而其所能支持的字符也相对地比其他一维条码来得多，又有不同的编码方式可供交互运用，因此其使用弹性也较大。 128 码的內容大致也分为起始码、数据码、终止码、校验码等四部分，其中校验码是可有可无的。 28 码可表示从 到 27 共 128 个字符，故称 128 码。图 2 128 码的范例与结果。 128 码具有下列特性： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2 128 码 、 B、 C 三种不同的编码类型，可提供标准 128 个字符的编码使用。 度可自由调整，但包括起码和终止码在內，不可超过 232 个字元。 28 码，可以采用不同的方式进行编码。即由 A、 B、 C 三种不同编码规则的互换可扩大字符选择的范围，也可缩短编码的长度。 128 码的编码方式： 128 码有三种不同类型的编码方式（见表 2对于选择何种编码方式，则决定于起始码的內容。 表 228 码编码类型 起始码 编码类别 逻辑型态 相对值 11010000100 103 B 11010010000 104 C 11010011100 105 终止码无论是采用 A、 B、 C 何种编码方式， 128 码的终止码均为固定的一种性能，其逻辑型态皆为 1100011101011。 目前所推行的 128 码是 ， 是根据 作为标准将资料转变成条码符号，并采用 128 码逻辑，具有完整性、紧密性、连接性和高可靠度的特性。信息包括如生产日期、批号、计量等。可运用于货运标签、携带式资料库、连续性资料段、流通配送标签等。 编码说明如表 2示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表 2编码说明 代号码別 长度 说明 A 应用识別码 18 00 代表其后资料內容为运送容器序号，为固定 18 位数字 B 包装性能指示码 1 3 代表无定义的包装指示码 C 前置码与公司码 7 9 代表 置码与公司码 D 自行编定序号 1 由公司指定序号 E 检查码 4 检查码 F 应用识別码 20 代表其后资料內容为配送邮政码应用于仅有一邮政当局 G 配送邮政码 代表配送邮政码 形码阅读器的选择及应用 现在使用的一般条形码阅读器大多是为与电脑连接而设计的，其 通讯方式与接口形式多种多样。由于串行通讯已在 成为一种最常用、最经济的通讯方式，因此在条形码阅读器与 成的数据采集系统中多选用串行通讯为接口的条形码阅读器。 本文选用了一种普通手持式条形码阅读器和 200列 例进行设计研究。比较 其配备的专用条形码阅读器，虽然采用专用条形码阅读器具有配备简单的优点，但缺乏系统灵活性和通用性，性价比较差。本文介绍的方法提高了 进行条形码数据采集与识别方面的配置灵活性，而不必局限于专用条形码阅读器，适用于所有支持串口通讯的 条形码阅读器与 通过通讯接口将数据上传至 责条形码数据的接收、校验、识别、解释，构成了系统中基础信息采集的一个单元 。 通信设计 串行通讯也称为点对点 (to 讯，串行通讯的接口形式通常有三种。 口，最大通信距离 15m，只能连接单个设备。 85(口，最大通信距离 1200m， 行口只能接一个设备， 行口可连接多个设 备。 口。 口在目前已很少应用。 基于实际应用系统中 口最常用，本系统中选用 为串行通讯接口。系统的硬件结构示意图，如图 2示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 2统硬件连接示意图 见的有支持 3964(R), 议，特殊的还支持第三方串行通讯协议，如 议。在绝大多数的应用中使用 动，而3964(R), 议在较早的一些 统中有使用，现在则较少使用。 动包含物理层 (考模型第一层 )。条形码阅读器都支持驱动方式，通常 连接的串行口设备需要知道该设备的报文格式，数据请求报文和数据报文，串行口设备在接收到数据请求报文后返回数据报文，但这样的设计应用在 形码数据采集系统中不能做到灵活的条形码数据采集，因为需要等待 数据请求报文。 在 串行通讯中通讯处理单元支持一种称为“无协议通信模式”或“自由端口模式”的通讯方式。所谓“无协议通信模式”或“自由端口模式”是指 行通讯口 可由用户程序控制。用户可利用发送 /接收中断，发送 /接收指令来控制通讯的操作，实现与打印机、条形码阅读器等设备的通讯。该方式下 据接收缓存区处于激活状态，随时接收条形码阅读器产生的数据报文，并在接收到新数据时寄存器接收标记位产生一个 描周期长度的接收完成脉冲信号，利用该脉冲调用编写的数据采集与识别程序即可实现条形码数据的采集与识别。 按照“无协议通信模式”将两者 口相连，并分别进行通讯协议的设置。 串行通讯口通常分为 块自带串行通讯端口和专用串行通讯模块，其功能上没有区别 ，使用 带的串行通讯模块最经济。各种系列串行通讯接口的定义上有一些区别，因此设计通讯接线时要首先了解买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 选用 行通讯接口的定义。条形码阅读器的 口形式为标准的 义。本系统中根据 其 口 9 芯的定义，其与条形码阅读器的接线形式如图 2示。图中 ，条形码阅读器的串行通讯接口为 。 图 2条形码阅读器与 行通信口接线示 意图 条形码阅读器中的通讯设置和帧结构与 形码阅读器的通讯设置通常是使用用户手册中的参数设置条形码来完成，即通过阅读其中的参数设置条形码来设定各种通讯协议。常用的参数设置条形码有条形码类型、前置符 (后置符 ( 括：数据位、停止位、校验方式、波特率、终端符）。 其中的前置符 (应 讯协议中定义的起始代码，后置符 (应结束代码。比照上述 定义的通讯协议，可设置条形码 阅读器中通讯协议为： 条形码类型 128 码，前置符“ S”，后置符“ , 8 位数据位， 1 个停止位，偶校验，波特率 9600b/s，无终端符。 信号源 序号 2 3 7 屏蔽保护 序号 信号名 2 蔽保护 条形码阅读器 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 选型与设计 统设计 统设计原则 任何一种电器控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计 制系统时，应遵循以下基本原则： 1. 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电器控制 方案，协同解决设计中出现的各种问题。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。 3. 保证控制系统的安全、可靠。 4. 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择 量时，应适当留有余量。 制系统设计的基本内容： 制系统是由 用户输入、输出设备连接而成的。因此， 1. 选择用户输入设备 (按钮、操作开关、限位开关、传感器等 )、输出设备 (继电器、接触器、信号灯等执行元件 )以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等 )。这些 设备属于一般的电器元件，其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。 2. 选择。 制系统的核心部件，正确选择 于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择 包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。 3. 分配 I/O 点，绘制 I/O 连接图。 4. 设计控制程序。包括设计梯形图、语句表 (即程序清单 )或控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的条件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。 5. 编制控制系统技术文件。包括说明书、电气图及电器元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。在 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了 分，因此在电气原理图中应增加 I/O 连接图。 此外，在 制系统的电气图中还应包括程序图 (梯形图 )。向用户提供梯形图，可便于用户生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分折和排除故障。 制系统的硬件设计 制系统的硬件设计是至关重要的一个环节，这关系着 制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。 选型 在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的获得最佳的性能价格比。就一个控制系统而言， 选型原则和考虑因素如下： 1. 般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合于动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。 2. 是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求。是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智 能模块。 3. 开关量 I/O 点数、模拟量 I/O 路数、电压等级及输出功率、内存容量。 I/O 点数直接关系到 入 /输出模块的选择， I/O 点数一般要考虑余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；合适的电压等级可提高 抗干扰能力。 4. 其他考虑因素选择 要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的品。 入 /输出模块的选择 模块电源： 在选择交流 I/O 模块时，宜采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电路故障冲击模块。 电源线采用双绞线，绞距 12离变压器的容量按源组件容量的 选择。直流模块的外接电源，其波纹值应满足买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 模块要求；若是模拟量直流模块