基于MT6056I触摸屏和PLC的装配流水线控制系统.doc

电子信息工程系毕业论文江阴职业技术学院毕业论文课题：基于MT6056I触摸屏和PLC的装配流水线控制系统专 业 电气自动化 学生姓名 陆建华 班 级 0 9自动化（1）学 号 0 9 0 1 2 9 指导教师 沈灿钢 完成日期 2011年12月16日 I摘 要 车间装配流水线的作用很大，应用的领域也很广，比较适用于车间的固定生产，节约了空间。本课题主要由PLC控制，根据对装配流水线的要求，设计好程序并做好触摸屏上的操作界面，继而完善本课题。本课题主要采用的是西门子公司的S7-300PLC，所使用的应用软件是SIMATIC/Manager编程软件,触摸屏采用维纶公司的MT6056i的触摸屏，所使用的应用软件是EB8000编程软件。相关的介绍会在下面的内容中予以说明。 S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。 SIMATIC S7-300适用于通用领域：高电磁兼容性和强抗振动冲击性，使其具有最高的工业环境适应性。台湾威纶科技公司开发的触摸屏，抗干扰性强，反应迅速。AbstractWorkshop assembly line of effect, field of application is very wide, more applicable to the workshop production, save space. This topic mainly controlled by PLC, according to the requirements of assembly lines, design program and make the touch screen interface, and then finished this task. This paper is the main use of Siemens S7-300PLC, application software is SIMATIC / Manager programming software, touch screen using vinylon company MT6056i touch screen, the application software is EB8000 programming software. Related to the introduction of the following explanation. S7-300 is a small modular PLC system, can meet the performance requirements of the applications of secondary. Its modular design allows a variety of individual modules can be combined for extended widely. SIMATIC S7-300 is applicable to general areas: high electromagnetic compatibility and strong resistance to vibration and shock resistance, which has the highest industrial environment. Taiwan science and technology development company weweinview touchscreen, strong anti-interference, rapid response.目 录摘 要IAbstractI目 录II第一章 绪论11.1装配流水线的发展概况11.2 本课题的来源1第二章 总体方案12.1 装配流水线控制要求12.2 方案确定12.3 硬件设计 12.4 系统程序设计流程图32.5 程序设计4第三章 触摸屏设计183.1 MT6056i触摸屏介绍，EB8000软件介绍183.2 动画设计过程223.3 触摸屏的通讯253.4 设计界面26第四章 调试总结284.1 调试拨位开关284.2 点击触摸屏的按钮28致谢29第一章 绪论1.1装配流水线的发展概况流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。它具有以下特征： 1 .工作地的专业化程度高 2 .具有明显的节奏性 3 .各工序的生产能力平衡或成比例 4 .工艺过程封闭、单向 5 .具有高度的连续性 20世纪初,美国人亨利.福特首先采用了流水线生产方法,在他的工厂内,专业化分工非常细,仅一个生产单元的工序竟然多达7882种,为了提高工人的劳工效率,福特反复试验,确定了一条装配线上所需要的工人,以及每道工序之间的距离.这样一来,每个汽车底盘的装配时间从12小时28分缩短到1小时33分.大批量生产的主要生产组织方式为流水生产，其基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统，即流水生产线。最典型的流水生产线是汽车转配生产线。流水生产线是为特定的产品和预定的生产大纲所设计的；生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出规定。 1.2 本课题的来源本课题注重以实际生产为主，在许多的工厂车间需要用到传送带来解放劳动资源，提高了生产效率，我所做的课题是一个饮料加工车间流水线生产，它有四组传送带，四组传送带组成一个椭圆工作台，在工作台上完成三个动作，分别是加饮料，盖盖子，打标签，基于这样的要求我做了一个车间装配流水线。- 30 -第二章 总体方案2.1 装配流水线控制要求 装配流水线控制传送系统，用异步电动机带动传送带，控制过程如下：启动时先按下SD按钮，起动整个传送系统，工件开始在传送带移位。停止时按下复位按钮，装配流水线停止工作，系统初始化重新开始运行。A，B，C三个灯模拟的是三个操作，D，E，F，G四组灯模拟的是传送带。操作A（加饮料）、操作B（上盖子）、操作C（打标签）三个工位完成三种装配操作，经过传送带后送入仓库；D，E，F，G分别是四组模拟传送带，这些传送带用于传送工件。工件在传送带上开始传送，经过DEFG传送之后进行A操作，再经过DEFG传送之后进行B操作，再经过DEFG传送之后进行C操作，然后经过DEFG传送到仓库。按下启动按钮整个系统开始工作，按下停止按钮所有的操作停止，按下复位按钮传送带D先亮1S，然后E亮1S，F亮1S，G亮1S，后亮前熄灭。2.2 方案确定 根据它的设计要求和作用来看，经过筛选使用西门子S7-300和台湾威纶科技公司开发的新一代人机界面软件EB8000软件最好2.3 硬件设计 1. 主电路图图2-1 主电路图2. 控制电路图图2-2 控制电路图3.300硬件组态图图2-3 300硬件组态图4.输入/输出接线列表 表2-1 地址分配图PLC输入触摸屏输入PLC输出启动按钮SB1I0.0启动按钮SB1M1.0操作AQ0.0停止按钮SB2I0.1停止按钮SB2M0.1操作BQ0.1复位按钮SB3I0.2复位按钮SB3M3.4操作CQ0.2传送带DQ0.3传送带EQ0.4传送带FQ0.5传送带GQ0.6仓库HQ0.7 其中I0.0 为系统启动按钮，I0.1为停止按钮，I0.2为复位按钮，Q0.1、Q0.2、Q0.3位ABC三个操作的输出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6为模拟传送带的输出，Q0.7位模拟的仓库输出。2.4 系统程序设计流程图图2-4 流程图2.5 程序设计一、300软件介绍S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。1 结构体系：中央处理单元(CPU)：各种CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口等。 信号模块(SM)：用于数字量和模拟量输入输出。 通讯处理器(CP)：用于连接网络和点对点连接。 功能模块(FM)：用于高速计数，定位操作(开环或闭环定位)和闭环控制。 负载电源模块(PS)：用于将SIMATIC S7-300连接到120230V交流电源，或244860110V直流电源。 接口模块(1M)：用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。 SIMATIC S7-300适用于通用领域：高电磁兼容性和强抗振动冲击性，使其具有最高的工业环境适应性。 2 功能： SIMATIC S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下： 高速的指令处理：0.1-0.6us的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域； 浮点数运算：用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算；方便用户的参数赋值：一个带标准用户接口的软件工具给所有模块进行参数赋值； 人机界面(HMl)：方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMl)从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据，S7-300操作系统自动地处理数据的传送； 诊断功能：CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如：超时、模块更换等)； 口令保护：多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；操作方式选择开关：操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。这样就防止非法删除或改写用户程序。二、新建工程组态设计1 若该计算机上还未安装step7,请按照附录安装step7 v5.4。2 双击打开桌面上的快捷方式，按照step7 向导，完成新项目的建立(若打开后没有新建向导，可以在进入step7 界面后点击菜单栏“文件=新建项目向导”)。图2-5 新建项目3 点击“下一个”，进入选择CPU 的选项，本实训装置使用的CPU 为CPU315-2 DP。图2-6 选择CPU4 点击“下一个”，块选择OB1，在OB1 前打钩，编程语言选择LAD 梯形图编程，图2-7 添加“块”5 点击“下一个”，写入项目名称。图2-8 项目名称6 点击“完成”，一个新项目建立完成。二 组态一个S7-300 网络。1 点击“组态网络”图标或点击菜单栏“选项=组态网络”，进入组态网络界面。图2-9 点击“组态网络”2 双击需要组态的站点,进行硬件配置。图2-10 SIMATIC 300 站点3 从右边的模块库中挑选需要组态的模块，放入机架的指定位置。图2-11 组态模块4 本实训装置的模块有电源模块PS 307 10A,数字量输入输出模块SM323 DI16/DO16*DC24V,模拟量输入输出模块SM334AI4/AO2*12BIT（输入输出模块只能放置在4 号位之后）。图2-12 导轨5 点击 或菜单栏“站点=保存并编译”对配置好的站点进行保存图2-13 编译硬件6 关闭硬件配置，回到网络组态界面，同样要进行保存及编译，点击 或菜单栏“网络=保存并编译”。选择“编译并检查全部”，点击“确定”开始编译。图2-14 编译组态7 编译完成后，关闭对话框，网络组态完成。图2-15 编译无误8 完成网络组态后，关闭该窗口。三 编写简单的PLC 梯形图程序。1 双击打开“块”目录下的OB1。图2-16 打开“OB1”2 打开OB1 后，进入程序块编辑界面，下图为界面简介。图2-17 程序编辑界面说明3 程序设计四 下载程序1 将已经编写好的程序和系统数据下载到PLC 的CPU 中，框选OB1 和系统数据（或者都不选，系统默认下载全部），点击下载按钮或菜单栏“PLC=下载”。图2-18 下载OB1 和系统数据2 当出现弹话框时，选择“是”，覆盖原PLC 主机上的程序。图2-19 覆盖PLC 上的OB13 是否转载系统数据是，选择“是”。图2-20 装载系统数据4 是否删除原PLC 上的系统数据，选择“是”。图2-21 删除原系统数据5 若PLC 处在RUN 模式下，下载程序时，软件将会设置PLC 设为STOP 模式，选择“确定”。图2-22 将PLC 模式更改为STOP6 下载完成后选择重启PLC，选择“是”。图2-23 重启PLC五 运行程序查看实验现象。将S7-300 的CPU 模块的开关拨到RUN，RUN 灯常亮后，看指示灯的显示。六 操作完成后，关闭PLC 电源模块开关和电源总开关，七 实物图图2-24 实物图连接计算机和S7-300。取出S7-300 的专用连接线USB/MPI,在连接之前请先确认PLC 电源模块已关闭电源，然后USB 插口接计算机的USB 接口，D 型9 针插口接S7-300 的CPU315-2 DP 的X1 MPI 接口,并打紧9 针插口上的螺丝，以防意外掉线，损害PLC 主机，完成后打开电源总开关，再打开PLC 电源模块开关。连接计算机和触摸屏。取出触摸屏上的USB一头连触摸屏，另一头连电脑的USB的接口连接S7-300和触摸屏。断电后取出S7-300的MPI，把触摸屏的D 型9 针插口接S7-300 的CPU315-2 DP 的X1 MPI 接口,并打紧9 针插口上的螺丝，完成后打开电源开关。第三章 触摸屏设计3.1 MT6056i触摸屏介绍，EB8000软件介绍 一 Series威纶WEINVIEW触摸屏威纶新一代8000i系列触摸屏WEINVIEW MT8100i采用16:9宽屏设计，以400Mhz CPU、128MB 内存澎湃动力。与目前市场上流行的采用200MHz CPU的同类产品相比，WEINVIEW MT8100i反应速度、通讯速度、下载速度大幅度提高，创新科技成就速度之美！ 400Mhz CPU 结合功能强大的 EB8000 软件如虎添翼，页面切换、程序响应、人机通讯速度是采用200Mhz CPU同类产品的2倍！超大128MB 内存，使用者程序最大可用16MB，使用者数据储存空间 50MB (50MB可以用来储存Event log, Data Sampling) ！配备USB2.0下载线，尽享触摸屏、计算机无缝隙高速下载乐趣，最大传输速率高达480bps！LED背光模组，16:9宽屏幕TFT LCD 画质更加清晰， 10寸宽屏多25% 画素！内置SD卡，可以用大容量SD卡储存数据、下载程序、上传/下载配方数据！内置电源隔离保护器，有效确保触摸屏在各种复杂配电环境中稳定运行！资料上传、下载随心所欲，多台触摸屏可任意组网、资料共享！用户通过宏指令编写通讯程序，即可实现跟非标准通讯协议设备连接！支持穿透通讯功能，PC上的应用程序透过HMI可直接读取、写入、监控、调试PLC！借助以太网的强大功能，适用于高精机械制造、大中型系统工程、网络型工程项目！二 EB8000软件介绍WEINVIEW HMI组态软件EasyBuilder8000（简称EB8000，后同）是台湾威纶科技公司开发的新一代人机界面软件，适用于本公司MT8000和MT6000系列所有型号的产品。相对于以往产品，具有以下特点： 1 支持65536色显示2 支持windows平台所有矢量字体3 支持BMP，JPG，GIF等格式的图片4 兼容EB500的画面程序，无需重新编程，轻松实现产品升级5 支持USB设备，譬如U盘、USB鼠标、USB键盘、USB打印机等6 支持历史数据、故障报警等，可以保存到U盘或者SD卡里面，并且可转换为Excel可以打开的文件7 支持U盘、USB线和以太网等不同方式对HMI画面程序进行上下载8 支持配方功能，并且可以使用U盘等来保存和更新配方，容量更大9 支持三组串口同时连接不同协议的设备，应用更加灵活方便10 支持自定义启动Logo的功能，且支持“垂直”安装的模式11 支持市场上绝大多数的PLC和控制器、伺服、变频器、温控表等，我们也可以为您特殊的控制器开发驱动程序12 支持离线模拟和在线模拟功能，极大的方便了程序的调试13 强大的宏指令功能，除了常用的四则运算、逻辑判断等功能外，还可以进行三角函数、反三角函数、开平方、开三次方等运行，同时，还可以编写通讯程序，与非标准协议的设备实现通讯连接14 强大的以太网通讯功能，除了可以与带以太网口的PLC等控制器通讯外，还可以实现HMI之间的联网，通过Internet或者局域网对HMI和与HMI连接的PLC等上下载程序，维护更加便利 15 支持VNC（虚拟网络计算机）功能。只要任何有网络的地方，在IE浏览器里面输入需要的IP地址和密码，即可监视现场的HMI和机器的运行情况16 支持视频播放功能（MT8000X系列机器支持此功能）。只要您录入需要的视频文件并在HMI上来播放，让操作人员能够轻松的学会机器的操作 EB8000软件沿用了“易学易用、功能强大”的特点，客户在掌握之前产品的基础上，很容易的学会如何使用EB8000软件。在介绍EB8000软件之前，我们先介绍一下EB8000软件提供的各元件的功能，稍后的章节我们将详细的介绍各元件的功能是如何实现的。表3-1 功能说明图图标物件名称功能描述指示灯使用图形或者文字等显示PLC中某一个位的状态多状态指示灯根据PLC中数据寄存器不同的数据，显示不同的文字或者图片位状态设定在屏幕上定义一个触控物件，触控时，对PLC中的位进行置位或者复位多状态指示灯在屏幕上定义一个触控物件，触控时，可以对PLC中的寄存器设定一个常数或者递加递减等功能切换开关在屏幕上定义一个触控物件，当PLC中的某一个位改变时，它的图形也会改变，当触控时，会改变另外一个位的状态多状态切换开关在屏幕上定义一个多状态触控物件，当PLC的数据寄存器数值改变时，它的图形也会跟着改变，触控时，会改变PLC中数据寄存器的数值项目选单在屏幕上定义一个下拉式菜单，触控时，可以选择不同的项目，从而将不同的数据写入到PLC中滑动开关在屏幕上定义一个滑动触控物件，当手指滑动该物件时，会线性改变PLC中数据寄存器的数值数值显示显示PLC数据寄存器的数值数值输入显示PLC中数据寄存器的数据，使用数字键盘可以修改这个数值字符显示显示PLC寄存器中的ASCII字符字符输入显示PLC寄存器中的ASCII字符，使用字母键盘可以修改这个ASCII字符功能键在屏幕上定义一个功能键，可以执行画面跳转，执行宏指令等功能间接窗口在屏幕上定义一个区域，当定义的PLC数据寄存器的数据与某个画面的编号相等时，该画面会显示在区域直接窗口在屏幕上定义一个区域，当定义的PLC中的位为ON状态时，指定编号的画面会显示在该区域移动画面该物件会随着PLC中的数值寄存器数值的改变而改变图形的状态和在屏幕上的位置动画该物件会随着PLC数值寄存器数值的改变而改变图形的状态和屏幕上的位置，该位置是事先设置好的棒图使用棒状图形来显示PLC中数据寄存器数据的动态变化表针使用表针图形来显示PLC中数据寄存器数据的动态变化趋势图使用多点连线的方式显示PLC中一个或者多个数据寄存器中数据变化的趋势或者历史数据变化历史数据显示使用表格的方式，显示历史数据数据群组显示显示由PLC中一组连续的数据寄存器中的数据组成的曲线XY轴曲线显示PLC中一组连续的数据寄存器的数据为X轴坐标，另一组连续的寄存器的数据为Y轴坐标时，由这些对应的坐标点连成的曲线报警条利用走马灯的方式，显示“事件登陆”中的报警信息报警显示使用文字的方式显示“事件登陆”中的故障信息，当故障恢复时，显示的文字消失事件显示使用文字的方式显示“事件登陆”中的故障信息，可以显示故障发生的时间和恢复时间等，当故障恢复时，文字不消失触发式资料传输可以手动或者根据PLC中某个位的状态，来执行数据的传输备份将保存到HMI里面的数据配方，资料采样数据或者故障报警信息等恢复到指定的U盘或者远程的计算机视频播放器播放指定U盘里面的视频文件PLC控制由PLC里面的数据寄存器或者某个位来执行指定的功能，例如画面翻页，屏幕打印等定时式资料传输指定一个固定的周期，来执行数据传输事件登陆定义故障发生时的文字内容和条件资料采样定义取样PLC中的数据并保存到指定的存储器，并用于显示趋势图和历史数据显示等系统信息客户可以自定义这些由HMI系统本身显示的一些提示信息排程定义一个指定的时间，改变PLC中的一个位的状态或者改变PLC中某个寄存器数据EB8000软件中建立的窗口可以通过左边的窗口列表来查看，如下图所示。窗口列表有两种查看方式，如果将下图的“物件列表”显示方式改为“窗口预览”方式，则每个窗口会以图片的方式来显示里面的内容。下面说明如何建立与设定这些窗口。图3-1建立窗口建立窗口有两种方式，第一种方式是在窗口树状图上选择要建立的窗口，并按下鼠标的右键，在窗体出现后选择新增将出现设定对话窗，在完成各项设定并按下确认键后，即可建立新的窗口，参考下图。 图3-2 窗口命名窗口编号后所显示的名称，参考下图。一般以容易读懂和记住为原则。譬如：手动操作画面，自动操作画面等名称，清楚明了。3.2 动画设计过程图3-3 位状态指示灯设置图3-4 加饮料的图片1 打开位状态指示灯，在一般属性里将PLC选S7/300，设备类型为Q地址为0.0，在图库里选择合适的图片，在标签了写入加饮料。然后确定，依次画出盖盖子和打标签，做出如下的图形图3-5 三个状态指示灯的图片2 打开位状态指示灯，画出饮料瓶，地址与上面对应的地址相同图3-6三个饮料瓶3 打开位状态指示灯，画出传送带地址分别为Q0.3，Q0.4，Q0.5，Q0.6。图3-7传送带你的图片设置4 打开位状态切换开关，读取地址和写入地址都为M1.0，选择好图形，开关类型为切换开关，标签写入启动，依次做好停止按钮和复位按钮，注意停止按钮的地址为M0.1，复位按钮的地址为M3.4图3-8 位状态切换开关的设置5 打开功能键做好两个切换开关，再做好一个仓库。最终界面如下图所示图3-9 界面图3.3 触摸屏的通讯WEINVIEW MT8000系列人机界面包含有三组串口，分别为COM1，COM2和COM3。其中，COM1口可以选择为RS232，RS485 4W和RS485 2W三种方式。但是这三种方式只能是三选一，也即如果在系统参数中已经选定了COM1以RS485 2W方式通讯了，则无法再选择其他两种方式，反之亦然。COM2口是固定的RS232口。COM3口可以选择为RS232，RS485 2W两种方式，也是两种方式中选择其中的一种方式来使用。在MT8000系列人机界面的背面可以看到有两个物理的9针串口，实际上，这两个物理串口里面包含了三组串口。通过9针头里面不同的管脚定义，可以分配出不同的串口。这两个物理串口中，一个为9针公头，一个为9针母头。如下图所示。图3-10 9针公头9针母头，COM1 RS485 4W/2W，COM3 RS4852W/RS232共用图3-11 9针母头9针公头，COM1 RS232，COM2 RS232共用 COM1 RS232，COM2 RS232口，9针公头 表3-2 9针公头的作用 COM 1 RS485 4W/2W，COM3 RS485 2W/ RS232口，9针母头表3-3 9针母头的作用知道了MT8000系列人机界面的详细管脚定义，我们就可以根据这些信息，制作与各不同PLC或者控制器的通讯线。下面分别说明MT8000系列人机界面与各品牌PLC的连接方法，若没有列举到的通讯线的焊接方法，可以参考以上各串口的管脚定义，根据串口连线的规则自己制作通讯线即可。在下面的接线图中，为了画图的方便，没有说明各COM口是9针公头还是9针母头，具体的物理接口是9针公头还是9针母头，请参考上面的说明。在制作通讯线时，建议将通讯线的屏蔽隔离层的一端焊接在人机界面串口的9针头外壳上，而不需要焊接在PLC串口的串口外壳上。3.4 设计界面图3-12 起始页图3-13 车间装配流水线图图3-14 结束页第四章 调试总结4.1 调试拨位开关按下启动按钮后传送带D.E.F.G分别亮1S，然后操作AQ0.0加饮料开始工作，3S到操作A停止，传送带又分别亮1S，1S后操作B盖盖子工作3S，3S到后，操作B停止，传送带再次工作，最后操作C打标签工作3S，时间到后传送带再次工作，4S后饮料瓶进入仓库，且工作3S，3S后所有动作停止，等待下一次的启动信息，按下复位按钮传送带依次点亮，查看传送带是否工作正常。任意时刻按下停止按钮所有动作停止，等待启动按钮再次被按下。4.2 点击触摸屏的按钮点击触摸屏上的启动按钮，启动按钮亮同时传送带依次点亮保持1S，4S后操作A加饮料工作且指示灯点亮，3S后操作A指示灯熄灭且传送带又依次点亮，4S后操作B加盖子工作指示灯亮保持3S，3S后操作B停止指示灯熄灭，传送带被点亮，4S后操作C打标签工作3S，3S后操作C指示灯熄灭