PLC自动输送分拣系统设计毕业论文.doc

I PLC 自动输送分拣系统设计毕业论文自动输送分拣系统设计毕业论文 目目 录录 1 绪论 1 1 1 本课题研究的内容 1 1 2 设计的目的和意义 1 1 3 国内外相关技术发展概况 2 2 方案论证 4 2 1 方案选择 4 2 1 1 直线式分拣机 4 2 1 2 环状式分拣机 4 2 2 方案确定 5 3 总体设计 6 3 1 测量原理 6 3 1 1 传感器检测原理 6 3 1 2 传感器的选型 6 3 2 系统软件的设计 8 3 2 1 组态软件概述 9 3 2 2 可编程控制器原理 11 3 2 3 组态王实现分拣系统的监控 11 3 2 4 控制过程设计 14 3 2 5 组态王和下位机的通讯 14 3 2 6 趋势曲线的设计 16 II 3 2 7 报警窗口 18 3 2 8 控件 19 3 2 9 报表系统 20 3 3 定义数据 23 4 调试过程 25 4 1 软硬件设备 25 4 2 组态王与 PLC 的通讯设计 25 结 论 27 结束语 28 致 谢 29 参考文献 30 附 录 I 31 附 录 32 1 1 绪论绪论 1 1 本课题本课题研究的内容研究的内容 本课题所研究内容是通过计算机对材料分拣装置进行监控 材料自动分拣系统 对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料的工作的效率提高有重要的现实意 义 在提高分拣速度的同时 又能保证分拣质量和实现对整个分拣系统的监控 本 文讨论的材料分拣模型控制系统设计 完成了材料自动分拣系统的所有基本工作 利用可编程控制器 PLC 设计成本低 效率高的材料自动分拣装置 以 PLC 为主控制器 结合气动装置 传感技术 位置控制等技术 现场控制产品的自动分 拣 系统具有自动化程度高 运行稳定 精度高 易控制的特点 可根据不同对象 稍 加修改本系统即可实现不同对象要求 材料分拣是物流的中心 物流科学自产生以 来已显示出强大的生命力 成为当代最活跃 最有影响的新学科之一 物流科学是 以物的动态流转过程为主要研究对象 揭示了物流活动 运输 存储 包装 装卸 搬运 配送 流通加工 物流信息等 之间存在相互关联 相互制约的内在联系 中国现代物流经过了数十年的发展 得到了迅速的发展 随着互联网时代和工 业自动化的到来 使得信息的传播 交流和控制系统的自动化程度发生了巨大的变 化 信息是物流系统的灵魂 互联网技术推动了信息革命 目前物流商品化 物流 管理自动化 物流信息收集的数据化和代码化 物流信息处理的电子化 物流信息 传递的标准化和实时化物流信息存储的数字化等已经成为主流 通过对材料分拣的研究 这次我所使用的是利用传感器进行分拣 材料分拣自 动输送系统并且通过组态软件来实现计算机监控 1 2 设计的目的和意义设计的目的和意义 本设计材料自动分拣系统所使用的材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过 程的微缩模型 它使用了 PLC 传感器 位置控制 电气传动和气动等技术 可以 实现不同材料的自动分拣和归类功能 并可配置监控软件由上位计算机监控 材料 自动分拣系统能连续 大批量地分拣货物由于采用流水线自动作业方式 自动分拣 2 系统不受气候 时间 人的体力等的限制 可以连续运行 同时由于自动分拣系统 单位时间分拣件数多 因此自动分拣系统的可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低 效率工作 分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣 信息的准确性大小 这又取决于分拣信息的输入机制 如果采用人工键盘或语音识 别方式输入 则误差率在 3 以上 如采用传感器信息输入 除非物料本身的特征有 差错 否则不会出错 因此 本设计计划使用传感器甄别物料外部颜色特征作为信 息输入机制 分拣作业实现自动分拣的目的之一就是为了减少工员的使用 减轻工 员的劳动强度 提高人员的使用效率 因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的 使用 基本做到无人化 分拣作业本身并不需要使用人员 人员的使用仅局限于在 上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程 对于工 业自动化物流的发展有着举足轻重的意义 1 3 国内外相关技术发展概况国内外相关技术发展概况 工业自动化系统可以说是应用分拣技术历史最悠久 使用面最广泛 并一直掌 握前沿技术的行业 国外工业自动分拣系统在上个世纪四十年代开始采用人工输入 分拣信号 由机器进行对物品邮件进行分拣 目前国际上使用文字识别技术的信函 分拣机的分拣效率已经达到 3 6 万件 小时 扁平件分拣机分拣效率达到了 1 6 万件 小时 普通工件类分拣机的效率达到 1 2 件 小时 我国的分拣技术从 1958 年在自动化分拣系统开始起步 1960 年代 上海工厂 分拣中使用最初的分拣机只是一个皮带传输机 分拣员只是将带有不同颜色的夹子 夹在不同路向的工件上 在传输带两侧的拣收人员按着颜色挑选进行分拣 1964 年 北京天桥邮局使用小车携带机械编码信号的翻盘式印刷品分拣机 1966 年 改用原 邮电部第二研究所提供的机械编码弹子鼓模拟信号的同步控制装置 从某种意义上 讲 这是我国第一台包裹类自动分拣机 60 年代未起重所研制了具有磁编码控制分 拣的推式悬挂传输系统在轮胎及汽车制造企业中开始使用 1970 年代中期 原邮电 部邮政研究所研制了斜行带式分拣机 用于国际包裹的分拣机 原邮电部第三研究 所研制了具有文字识别功能的信函分拣机 在北京 上海 贵阳 沈阳 浙江 广 东等地 原邮政系统的邮政局及工厂在上个世纪六七十年代年大量使用的机械翻盘 3 式的包裹印刷品分拣机 邮袋推式悬挂分拣系统基本满足了当时国内邮政生产的需 要 近年来我国开始从荷兰 丹麦 德国 美国引进先进的技术和设备 国内企业 自身的研发及制造能力也进一步加强 国产高速自动分拣传输系统装备了很多物流 企业 4 2 方案论证方案论证 对于自动输送分拣系统的实现方法有很多种 此次毕业设计对于自动输送分拣 系统列出了 2 套方案 我国分拣设备的研发和应用起步较晚 与国外相比约晚 20 年左右 前期主要受历史因素影响 相当长的时期内只停留在研究和中试阶段 改 革开放以来 通过国外产品引进及与国外专业厂商技术合作与交流 引入了国外先 进技术和理念 国内对分拣设备的研制越来越成熟 应用也越来越多 早期主要应 用于在邮政行业 生产和流通领域运用的并不是太多 近几年 输送分拣系统由于 它能有效地解决生产分拣过程人工作业运行成本高 效率低等弊病 所以应用越来 越广泛 虽然近年来推出了许多种新型的分拣机 但大体上仍分属于俩大类 即直线 式分拣机和环状式分拣机 2 1 方案选择方案选择 2 1 1 直线式分拣机直线式分拣机 当分拣格口的数量相对较小时 例如只有 10 40 个分发格口 直线式分拣系统 是最具有成本效益的分拣方式 许多不同类型的转向机构可以应用于直线式分拣 其中包括滑靴式分拣机与上 跃式滚轮分拣机 并依据一些产品特性 输送速度与吞吐量要求等因素进行选择 直线式分拣机的一个缺点是 这类分拣机常常需要相当复杂的汇流站 以有效 地将产品导入到系统中 汇流通常会将从几条输送机输送的产品汇集入一条输送线 同时依分拣型式的不同 需要在产品之间保持固定或变动的间隙 使它们较容易进 入分拣机 2 1 2 环状式分拣机环状式分拣机 连续的环状式分拣机通常都比直线式分拣机更贵 但是它们却比直线式分拣机 具有更好的功能和柔性 环状式分拣机可以设计成每小时高达 40000 件的高吞吐量 而且可以分拣到数百个分拣路口 5 将货物导入环状式分拣机比导入直线式分拣机更容易 因此环状式分拣机特别 适合于越库输送的应用 2 2 方案确定方案确定 通过上述两种分拣机对于其优缺点的描述可以确定使用直线式分拣机 直线式 分拣机对于我国小型工厂居多这一现状来说具有成本低于环状式分拣机 高性价比 是选择这个方案的原因 直线式分拣机对于传感器的种类要求较少 符合设计要求 6 3 总体设计总体设计 3 1 测量原理测量原理 3 1 1 传感器检测原理传感器检测原理 1 颜色传感器的工作原理 颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红 绿 兰滤光片 然 后对输出信号进行相应的处理 才能将颜色信号识别出来 有的将两者集合起来 但是 输出模拟信号 需要一个 A D 电路进行采样 对该信号进一步处理 才能进行识别 增加 了电路的复杂性 并且存在较大的识别误差 影响了识别的效果 2 电容传感器的工作原理 是利用力学量变化使电容中其中的一个参数发生变化的方法来实现信号变换的 根据改变电容器的参数不同 电容传感器种类也不同 根据不同的非电学量的特点 设计成的有关转换装置称为传感器 而被测的力学量 如位移 速度 力等 转换 成电容变化的传感器称为电容传感器 本次设计就是把通过对压力不同的检测 进 行电容传感器参数的变化 从而达到识别作用 3 电感传感器的工作原理 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化 从而导致 线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的 因此根据转换原理 电感式传感器可 以分为自感式和互感式俩大类 主要有螺旋管式电感传感器 差动螺线管式 差动 变压器式等 在工程应用中十分广泛 3 1 2 传感器的选型传感器的选型 现代传感器在原理与结构上千差万别 如何根据具体的测量目的 测量对象以 及测量环境合理地选用传感器 是在进行某个量的测量时首先要解决的问题 当传 感器确定之后 与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了 测量结果的成 败 在很大程度上取决于传感器的选用是否合理 7 1 传感器的选型原则 要进行 个具体的测量工作 首先要考虑采用何种原理的传感器 这需要分析 多方面的因素之后才能确定 因为 即使是测量同一物理量 也有多种原理的传感 器可供选用 哪一种原理的传感器更为合适 则需要根据被测量的特点和传感器的 使用条件考虑以下一些具体问题 量程的大小 被测位置对传感器体积的要求 测 量方式为接触式还是非接触式 信号的引出方法 有线或是非接触测量 传感器的 来源 国产还是进口 价格能否承受 还是自行研制 在考虑上述问题之后就能确 定选用何种类型的传感器 然后再考虑传感器的具体性能指标 2 灵敏度的选择 通常 在传感器的线性范围内 希望传感器的灵敏度越高越好 因为只有灵敏 度高时 与被测量变化对应的输出信号的值才比较大 有利于信号处理 但要注意 的是 传感器的灵敏度高 与被测量无关的外界噪声也容易混入 也会被放大系统 放大 影响测量精度 因此 要求传感器本身应具有较高的信噪比 尽量减少从外 界引入的厂扰信号 传感器的灵敏度是有方向性的 当被测量是单向量 而且对其方向性要求较高 则应选择其它方向灵敏度小的传感器 如果被测量是多维向量 则要求传感器的交 叉灵敏度越小越好 3 频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围 必须在允许频率范围内保持 不失真的测量条件 实际上传感器的响应总有 定延迟 希望延迟时间越短越好 传感器的频率响应高 可测的信号频率范围就宽 而由于受到结构特性的影响 机械系统的惯性较大 因有频率低的传感器可测信号的频率较低 在动态测量中 应根据信号的特点 稳态 瞬态 随机等 响应特性 以免产生 误差 4 线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围 以理论上讲 在此范围内 灵敏度保持定值 传感器的线性范围越宽 则其量程越大 并且能保证一定的测量 8 精度 在选择传感器时 当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求 但实际上 任何传感器都不能保证绝对的线性 其线性度也是相对的 当所要 求测量精度比较低时 在一定的范围内 可将非线性误差较小的传感器近似看作线 性的 这会给测量带来极大的方便 5 稳定性 传感器使用一段时间后 其性能保持不变化的能力称为稳定性 影响传感器长 期稳定性的因素除传感器本身结构外 主要是传感器的使用环境 因此 要使传感 器具有良好的稳定性 传感器必须要有较强的环境适应能力 在选择传感器之前 应对其使用环境进行调查 并根据具体的使用环境选择合 适的传感器 或采取适当的措施 减小环境的影响 传感器的稳定性有定量指标 在超过使用期后 在使用前应重新进行标定 以 确定传感器的性能是否发生变化 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合 所选用的传感 器稳定性要求更严格 要能够经受住长时间的考验 6 精度 精度是传感器的一个重要的性能指标 它是关系到整个测量系统测量精度的一 个重要环节 传感器的精度越高 其价格越昂贵 因此 传感器的精度只要满足整 个测量系统的精度要求就可以 不必选得过高 这样就可以在满足同一测量目的的 诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器 如果测量目的是定性分析的 选用重复精度高的传感器即可 不宜选用绝对量 值精度高的 如果是为了定量分析 必须获得精确的测量值 就需选用精度等级能 满足要求的传感器 对某些特殊使用场合 无法选到合适的传感器 则需自行设计制造传感器 自 制传感器的性能应满足使用要求 综上所述对于传感器的选择有了了解 所以我们 选择颜色传感器 电容传感器 电感传感器 3 2 系统软件的设计系统软件的设计 9 3 2 1 组态软件组态软件概述概述 过程的监控是由组态王软件来实现的 组态王是一种通用的工业监控软件 它 融过程控制设计 组态软件是近年来在工控自动化领域兴起的一种新型的软件开发 技术 通常不需要编制具体的指令和代码 只要利用组态软件包中的工具 通过硬 件组态 数据组态 图象组态等工作台即可完成所需应用软件后期发工作台 它的 优点的是开发简便 开发周期短 通用性强 可靠性高等 在物流监控系统中引入 组态软件技术 可以避开复杂的计算机软件代码编制问题 而重点解决对系统的数 据进行处理 分析 从而达到实时监视和控制的目标 组态王软件包由工程管理器 工程浏览器 画面运行系统三部分组成 其中 工程管理器用于新建工程 工程管理等 工程浏览器内嵌画面开发系统 既组态王 开发系统工程浏览器和画面运行系统是各自独立的 Windows 应用程序 均可单独使 用 同时 两者又相互依存 在工程浏览器画面开发系统中设计开发的画面应用程 序必须在画面运行系统运行环境中才能运行 本次毕设使用的组态软件是组态王 是北京亚控科技发展有限公司自主知识产 权组态软件 是国内较早出现的组态软件产品之一 已有九千多个现场 钢铁 化 工 电力 国属粮库 邮电通信 环保 水处理 冶金等各行业 含 中华世纪坛 国家标志工程 应用实例 支持 1500 多种硬件设备 包括 PLC 总线设备 板卡 变频器及仪表 组态王基于网络的概念 是一个工业级软件平台 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件 它们是在自动控制系统 HMI 人机接口软件 human machine interface 的概念 组态软件应该是一个使用 户能快速建立自己的 HMI 的软件工具 或开发环境 在组态软件出现之前 工控领 域的用户通过手工或委托第三方编写 HMI 应用 开发时间长 效率低 可靠性差 或者购买专用的工控系统 SCADA 通讯及联网 开放数据接口 对 I O 设备的广泛 支持已经成为它的主要内容 随着它的快速发展 实时数据库 实时控制 监控层 一级的软件平台和开发环境 使用灵活的组态方式 为用户提供快速构建工业自动 控制系统监控功能的 通用层次的软件工具 组态软件应该能支持各种工控设备和 常见的通信协议 并且通常应提供分布式数据管理和网络功能 对应于原有的易于 学习和使用 可以容易地得到技术方面的支持 具有相对较低的拥有成本 具有的 10 优势日趋明显 组态软件作为一种工业控制组态软件在国内已得到了非常广泛的应用 其具有 强大的硬件支持能力 对国内外绝大多数 PLC 变频器 板卡 模块 仪器仪表都 编写了相应的驱动程序 使用起来相当方便快捷 本课题使用的硬件设备是德国西 门子 PLC 因此 实现 PLC 与组态王的数据通讯是一个必须解决的问题 组态王是一个集成的人机界面 HMI 系统和监控管理系统 可与可编程控制 器 PLC 智能模块 板卡智能仪表 远程数据采集装置 RTV 等多种外部设备 进行通讯 而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关 对于不同的硬件设施 用户只需要按照安装向导的提示完成 I O 设备的配置工作 为组态王配置相应的通 讯设备的硬件驱动程序 并由硬件设备驱动程序完成组态王与 I O 设备的通讯 在 系统运行的过程中 组态王通过内嵌的设备管理程序完成与 I O 设备的实时数据交 换 组态王版本较多 如通用版 专用版 网络版 嵌入版等 变化也较快 如今 为 6 X 如组态王 6 0 具有如下十大特点 工程管理 画面制作系统 报警和事件 系统 报表系统 控件 OPC 通信系统 安全系统 网络功能 冗余系统 1 工程管理器 工程管理器主要用于组态王工程的管理 如新建工程 搜索工程 工程的备份 工程的恢复 变量的导入导出 定义工程的属性等 2 工程浏览器 工程浏览器是 组态王 软件的核心部分和管理开发系统 它将画面制作系统 中已设计的图形画面 命令语言 设备驱动程序管理 配方管理 数据报表等工程 资源进行集中管理 并在一个窗口中进行树行结构排列 这种功能与 Windows xp 操 作系统中的资源管理器的功能相似 3 组态王画面开发系统 组态王画面开发系统是应用程序的集成开发环境 工程人员在这个环境中完成 界面的设计 动面连接的定义等 画面开发系统具有先进完善的图形生成功能 数 据库中有多种数据类型 能合理地抽象控制对象的特性 对数据的报警 趋势曲线 11 过程记录 安全防范等重要功能有简单的操作方法 利用组态王丰富的图库 用户 可以大大减少设计界面的时间 从整体上提高工控软件的质量 3 2 2 可编程控制器原理可编程控制器原理 这里设计的材料分拣的程序 是利用了 PLC 的可编程控制功能 通过逻辑分析 来实现的 从上述程序可以看出 在系统启动时 输入 I0 1 的高电平引起运行中间 寄存器 M0 1 的自锁 从而进入系统自运转状态 PLC 的扫描工作方式与电器控制 的工作原理明显不同 电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式 如果某个继电器 的线圈通电或断电 那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个 位置上 都会立即同时动作 而 PLC 采用扫描工作方式 串行工作方式 如果某 个软继电器的线圈被接通或断开 其所有的触点不会立即动作 必须等扫描到该时 才会动作 但由于 PLC 的扫描速度快 通常 PLC 与电器控制装置在 I O 的处理结果 上并没有什么差别 3 2 3 组态王实现分拣系统的监控组态王实现分拣系统的监控 1 建立新项目 首先启动组态王工程浏览器 工程浏览器运行后 建立一个新项目 在工程浏 览器中选择菜单 工程 新建 出现 新建工程 对话框 在对话框中输入工程名 称 物品分拣 在工程描述中输入 工程路径自动指定为当前目录下以工程名称命 名的子目录 如果需要更改工程路径 请单击 浏览 按扭 单击 确定 组态王 工程将在工程路径中显现出来 2 基本变量类型 变量的基本类型共有两类 内存变量 I O 变量 I O 变量是指可与外部数据 采集程序直接进行数据交换的变量 如下位机数据采集设备 如 PLC 仪表等 或 其它应用程序 如 DDE OPC 服务器等 这种数据交换是双向的 动态的 在 组 态王 系统运行过程中 每当 I O 变量的值改变时 该值就会自动写入下位机或其 它应用程序 每当下位机或应用程序中的值改变时 组态王 系统中的变量值也会 自动更新 12 内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据 也不需要从下位机得到数 据 只在 组态王 内需要的变量 比如计算过程的中间变量 就可以设备成 内 存变量 3 变量的数据类型 组态王中变量的数据类型与一般程序设计语言中的变量比较类似 主要有以下几种 实型变量 类似一般程序设计语言中的浮点型变量 用于表示浮点 float 型数据 取值 范围 10E 38 10E 38 有效值 7 位 离散变量 类似一般程序设计语言中的布尔 BOOL 变量 只有 0 1 两种取值 用于表 示一些开关量 字符串型变量 类似一般程序设计语言中的字符串变量 可用于记录一些有特定含义的字符串 如名称 密码等 该类型变量可以进行比较运算和赋值运算 字符串长度最大值为 128 个字符 整数变量 类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量 用于表示带符号的整型数据 取值范围 2147483648 2147483647 结构变量 当组态王工程中定义了结构变量时 在变量类型的下拉列表框中会自动列出已 定义的结构变量 一个结构变量做为一种变量类型 结构变量下可包含多个成员 每一个成员就是一个基本变量 成员类型可以为 内存离散 内存整型 内存实型 内存字符串 IO 离散 IO 整型 IO 实型 IO 特殊变量类型 4 特殊变量类型 有报警窗口变量 历史趋势曲线变量 系统预设变量三种 这几种特殊的变量 13 正是体现了 组态王 系统面向工控软件 自动生成人机接口的特色 报警窗口变量 这是工程人员在制作画面时通过定义报警窗口生成的 在报警窗口定义对话框 中有一选项为 报警窗口名 工程人员在此处键入的内容即为报警窗口变量 此 变量在数据中是找不到的 是组态王内部定义的特殊变量 可用命令语言编制程序 来设置或改变报警窗口的一些特性 如改变报警组名或优先级 在窗口内上下翻页 等 历史趋势曲线变量 在制作画面时通过定义历史趋势曲线时生成的 在历史趋势曲线定义对话框中 有一选项为 历史趋势曲线名 在此处键入的内容即为历史趋势曲线变量 区分 大小写 此变量在数据中是找不到的 是组态王内部定义的特殊变量 可用命令语 言编制程序来设置或改变历史趋势曲线的一些特性 如改变历史趋势曲线的起始时 间或显示的时间长度等 系统预设变量 预设变量中有 8 个时间变量是系统已经在数据库中定义的 用户可以直接使用 年 返回系统当前日期的年份 月 返回 1 到 12 之间的整数 表示当前日期的月份 日 返回 1 到 31 之间的整数 表示当前日期的日 时 返回 0 到 23 之间的整数 表示当前时间的时 分 返回 0 到 59 之间的整数 表示当前时间的分 日期 返回系统当前日期字符串 时间 返咽系统当前时间字符串 以上变量由系统自动更新 只能读取时间变量 而不能改变它们的值 预设变量还有 用户名 在程序运行时记录当前登录的用户的名字 14 访问权限 在程序运行时记录当前登录的用户的访问权限 启动历史记录 表明历史记录是否启动 1 启动 0 未启动 在开发程序时 可通过按钮弹起命令预先设置该变量为 1 在程序运行时可进行控制 按下按钮启 动历史记录 启动报警记录 表明报警记录是否启动 1 启动 0 未启动 在开发程序时 可通过按钮弹起命令预先设置该变量为 1 在程序运行时可由控制 按下按钮启动 报警记录 组态仿真 分拣系统过程大致如下 首先货物由辊道输入口进入自动输送与分拣系统 经 过传感器发出信号 再由 PLC 根据不同的信号 做相应处理 再给相应分拣电动机 发送分拣信号 分拣电动机带动分拣机将货物横推入相应岔道 这样就可以把混在 一起的三种物品按种类分开并输送 同时也要设置报警系统以便出现分拣错误时的 更改系统运行 到不同的库房 从而实现货物的自动分拣 在这过程中还要对物品 的监控 要设置实时曲线和实时报表 以观察物品的分拣情况 3 2 4 控制过程设计控制过程设计 当点击 启动 按钮时物块开始输送 当物块走到传感器信号范围内 通过传 感器来识别货物分成 3 种类型 系统上电后 可编程序控制器 PLC 首先启动输送带 上料传感器检测料槽有无物料 若无料 输送带运转一个周期后自动停止等待上料 当 料槽有料时 上料传感器输出信号给 PLC PLC 控制输送带继续运转 同时控制上料气 动阀进行上料 每次上料时间间隔可以进行调整 物料传感器 1 为电感传感器 当检 测出物料为铁质物料时 反馈信号送 PLC 由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料 物 料传感器 2 为电容传感器 当检测出物料为铝质物料时 反馈信号送 PLC PLC 控制 气动阀 2 动作选出该物料 物料传感器 3 为颜色传感器 当检测出物料的颜色为待检 测颜色时 PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料 当系统设定为分拣某种颜色的金属 或非金属物料时 由程序记忆各传感器的状态 完成分拣任务 15 3 2 5 组态王和下位机的通讯组态王和下位机的通讯 组态王 把第一台下位机看作是外部设备 在开发过程中可以根据 设备配置 向导 的提示一步步完成连接过程 在运行期间 组态王通过驱动程序和这些外部 设备交换数据 包括采集数据和发送数据 指令 每一个驱动程序都是一个 COM 对 象 这种方式使通讯程序和组态王构成一个完整的系统 即保证了运行系统的高效 率 也使系统能够达到很大的规模 组态与 PLC 连接示意图 3 1 图 3 1 组态与 PLC 的连接 1 通讯端口的设置 16 图 3 2 设置串口 3 2 6 趋势曲线的设计趋势曲线的设计 趋势曲线用来反应数据变量随时间的变化情况 趋势曲线有两种 实时趋势曲 线和历史趋势曲线 这两种曲线外形都类似于坐标纸 X 轴代表时间 Y 轴代表变 量值 所不同的是 在画面程序运行时 实时趋势曲线随时间变化自动卷动 以快 速反应变量的新变化 但是不能查阅变量的历史数据 历史趋势曲线可以完成历史 数据的查看工作 但它不会自动 而需要通过命令语言来辅助实现查阅功能 一个 画面中可定义数量不限的趋势曲线 在同一个趋势曲线中最多可同时显示四个变量 的变化 1 实时趋势曲线 激活画面制作系统在工具箱中选用 实时趋势曲线 工具 然后在画面上绘制 趋势曲线 画面如图 3 3 为了让操作者使用方便 在趋势曲线的下方需要增加标注 说明各种颜色的曲线所代表的变量 双击此实时趋势曲线对象 弹出 实时趋势对 象 17 如图所示 图 3 3 实时趋势曲线 2 历史曲线的作用 对于一个实际可用的系统来说 一幅画面常常是不够的 组态王允许建立画面 数目不限的复杂程序 将要建立的历史趋势曲线和报警窗口将分别属于另两幅画面 激活程序选择菜单 文件 新画面 设置 新画面 对话框如下 画面名称 历史趋势曲线 对应文件 pic00002 pic 注释 输送线的监控中心 历史趋势画面 画面风格 覆盖式 画面边框 粗边框 画面位置 左边 299 顶边 190 18 宽度 417 高度 256 标题杆 无效 大小可变 无效 1 绘制历史趋势曲线 在工具箱内选择历史趋势曲线工具 在新画面上绘制历史趋势 双击趋势曲线 弹出 历史趋势曲线 对话框 对话框包括 曲线定义 和 标识定义 两部分 单击对话框的 确定 按钮 对使趋势曲线内能显示变量的变化情况 必须先对变 量做如下设置 选择菜单 数据库 数据辞典 在 变量定义 对话框单击 浏览 在变两列表中双击变量 产品数量 单击 记录定义 对话框中 数量变化纪录 选择框 使之有效 单击 保存 用同样的方法使变量 物品 1 数量 和 物品 2 数量 的 物品 3 数量 选择都有效 只有在 变量定义 对话框中使变量的 是否纪录 选项有效时 才能在历史趋势曲线中显示此变量的变化情况 这是因 为历史趋势曲线中的数据都取自记录文件 而数据文件只记录那些 是否记录 有 效的变量 2 为历史曲线建立控制 为了从历史曲线上能够查询到所有时间段的历史数据 必须通过命令语言来动 态改变历史曲线的时间轴 X 轴 的范围 历史曲线时间轴的范围是由历史曲线的 两个属性确定的 属性 ChartStart 代表时间轴的起始值属性 ChartLength 代表时间 轴的长度 如果这两个属性的值被改变 历史曲线的时间轴范围也就被改变了 命 令语言是一段类似于 C 语言的程序 如果能充分利用 将极大的扩充组态王的功能 在本处使用的命令语言仅仅是 命令语言链接 是动画连接的一种 在工具箱内选 择按钮工具 绘制一个按钮 单击此按钮 使之处于选中状态 选择菜单 编辑 字符替换 将 字符串替换 对话框中将字符串替换为 单击 确定 同样 的方法 再绘制另一按钮 标记为 这两个按钮将用来卷动历史曲线的时间轴 双击按钮 弹出 动画连接 对话框 单击 弹起时 在 命令语言 19 对话框中输入命令语言程序 history ChartStart history Chartstart 300 单击 确定 关闭 命令语言 对话框 单击 确定 关闭 动画连接 对话框 以上设置将是 按钮成为触敏对象 在画面程序运行时 单击此按钮 当鼠标左键弹起时 将执行 你输入的命令语言程序 3 2 7 报警窗口报警窗口 报警窗口用以反映变量的不正常变化 组态王自动对需要报警的变量进行监视 当发生报警时 将这些报警事件在报警窗口中显示出来 其显示格式再定义报警窗 口时确定 报警窗口也有两种类型 实时报警窗口和历史报警窗口 实时报警窗口 显示最近的报警事件 要查阅历史报警事组 同时指定报警窗口中显示所需的报警组 趋势曲线 报警窗口和报警组都是一类特殊的变量 有变量名和变量属性等 趋势 曲线 报警窗口的绘制方法和矩形对象相同 移动和缩放方法与一样 1 设置实时报警窗口 在工具箱中选用报警窗口工具 在画面上绘制报警窗口 为使报警窗口内能显 示变量的正常变化 你必须先做如下设置 切换到工程浏览器 再左侧选择 报警 组 然后双击右侧的图标进入 报警组定义 对话框 在 报警组定义 对话框中 单击 确认 关闭 修改报警组 对话框 单击 报警组定义 对话框的 确认 按钮 在工程浏览器的左侧选择 数据词典 在右侧双击变量名 产品数量 在 变量属性 对话框中单击 报警定义 标签 将对话框设置下 报警组名已经自 动设为 生产线 单击 确定 关闭对话框 用同样的方法定义变量 物品 1 数 量 物品 2 数量 和 物品 3 数量 的报警限只有在 变量定义 对话框中定义 了变量的保警方时候 才能在报警窗口中显示此变量 接下来设置报警窗口 双击 此报警窗口对象 弹出对话框 各种文本的颜色可自由摄制 单击 报警信息格式 3 2 8 控件控件 控件采用 ActiveX 技术 可以作为一个相对独立的程序单位被应用程序所使用 控件的接口是标准的 因此 满足这些接口的任何控件 包括其他软件供应商开始 20 的控件 都可以被组态王支持这些控件极大地扩充了组态王系统的功能 1 使用趋势曲线控件 趋势曲线是组态王提供的一类控件 包括温控曲线 XY 曲线 柱状图 饼图等 本节将建立一个新画面 利用柱状图显示 1 号物品数量 2 号物品数量 3 号物品数 量和物品总的数值 在工程浏览器左侧选中 画面 在右侧双击 新建 建立新 画面如图 3 5 在开发环境中选择菜单 编辑 插入控件 在对话框左侧选择 趋势 曲线 在右侧单击 立体棒图 然后单击 创建 按钮 在画面上双击立体棒图 弹出设置对话框 设置属性如下图 图 3 5 画面属性 3 2 9 报表系统报表系统 数据报表是反应生产过程中的数据 状态等 并对数据进行记录的一种重要形 式 是生产过程必不可少的一个部分 它既能反映系统实时的生产情况 也能对长 期的生产过程进行统计 分析 使人能够实时掌握和分析生产情况 1 创建报表窗口 进入组态王开发系统 创建一个新的画面 在组态王工具箱按钮中 用鼠标左 键单击 报表窗口 按钮 如图 3 6 所示 此时 鼠标箭头变为小 字形 在画 21 面上需要加入报表的位置按下鼠标左键 并拖动 画出一个矩形 松开鼠标键 报 表窗口创建成功 鼠标箭头移动到报表区域周边 当鼠标形状变为双 字型箭头 时 按下左键 可以拖动表格窗口 改变其在画面上的位置 将鼠标挪到报表窗口 边缘带箭头的小矩形上 这时鼠标箭头形状变为与小矩形内箭头方向相同 按下鼠 标左键并拖动 可以改变报表窗口的大小 当在画面中选中报表窗口时 会自动弹 出报表工具箱 不选择时 报表工具箱自动消失 图 3 6 工具箱 2 制作实时数据报表 实时数据报表主要是来显示系统实时数据 除了在表格中实时显示变量的值外 报表还可以按照单元格中设置的函数 公式等实时刷新单元格中的数据 在单元格 中显示变量的实时数据一般有两种方法 这两种方法分别是对应下面所说的上述俩 种 单元格中直接引用变量 在报表的单元格中直接输入 变量名 既可在运行时在该单元格中显示该变 量的数值 当变量的数据发生变化时 单元格中显示的数值也会被实时刷新 如图 2 6 所示 例如在单元格 B4 中要实时显示当前的登录 用户名 在 B4 单元 格中直接输入 本站点 用户名 切换到运行系统后 该单元格中便会实时显示 登录的用户的名称 如 系统管理员 登录 则会显示 系统管理员 22 图 3 7 直接引用变量 这种方式适用于表格单元格中的显示固定变量的数据 如果单元格中要显示不 同变量的数据或值的类型不固定 则量好选择单元格设置函数 3 制作历史数据报表 历史报表记录了以往的生产记录数据 对用户来说是非常重要的历史报表的制 作根据所需数据的不同有不同的制作方法 这里介绍两种常用的方法 当要设计一个材料自动输送分拣记录表 该报表为 8 小时生成一个 数似于班 报 要记录每小时最后一刻的数据作主历史数据 而且该报表在查看时应该实时刷 新 对于这个报表就可以采用向单元格中定时刷新数据的方法实现 按照规定的时 间 在不同的小时里 将变量的值定时用单元格设置函数如 ReportSetCellValue 设 置到不同的单元格中 这时 报表单元格中的数据会自动刷新 而带有函数的单元 格也会自动计算结果 当时换班时 保存当前添有数据的报表为报表文件 清除上 班填充的数据 继续填充 这样就完成了要求 这样就好比是每小时在记录表上记 录一次现场数据 当换班时 由下一班在新的记录表上开始记录一样 可以另外创 建一个报表窗口 在运行时 调用这些保存的报表 查看以前的高录 实现历史数 据报表 这种制作报表的方式既可以作为实报表现察实时数据 也可以作为历史报 表保存 用户可以参照组态王演示工程中的实时报表 4 使用历史数据查询函数 使用历史数据查询函数从组态王记录的历史库中按指定的起始时间和时间间隔 查询指定变量的数据 如果用户在查询时 希望弹出一个对话框 可以在对话框上 随机选择不同的变量和时间段来查询数据 最好使用函数 ReportSetHistData2 StartRow StartCol 该函数已经提供了方便 全面的对话框 23 供用户操作 但该函数会将指定时间段内查询到的所有数据都填充到报表中来 如 果报表不够大 则系统会自动增加报表行数或列数 对于使用固定格式报表的用户 来说不太方便 那么可以用下面一种方法 如果用户想要一个定时自动查询历史数据的报表 而不是弹出对话框 或者历 史报表的格式是固定的 要求将查询到的数据加到固定的表格中 多余查询的数据 不需要添到表中 这时可以使用函数 RepirtSetHistData ReportName TagName StartTime SepTime szContent 使用 该函数时 用户需要指定查询的起始时间 查询间隔 和变量数据的填充范围 组态王报表拥有丰富而灵活的报表函数 用户可以使用报表制作一些数据存储 求和 运算 转换等特殊用法 如将采集到的数据存储在报表的单元格中 然后将 报表数据赋给曲线控件来制作一段分析曲线等 既可以节省变量 简化操作 还可 以重复使用 总之 报表的其它用法还很多 有待用户按照自己的实际用途灵活使 用 3 3 定义数据定义数据 组态软件中定义数据变量非常重要 首先在组态王搜索工程中找到自动输送分 拣工程 然后点击进入自动输送分拣工程 在工程浏览器中单击数据库 选择数据 词典 双击新建以此来定义变量画面 如图所示 当定义木质物块数量时 变量名 为 CC 变量类型为内存整数 描述为颜色货物数量 当变量类型不为内存整数时 连接设备 寄存器 数据类型 读写属性都需要进行定义 然后点击确定 其他变 量也是依此类推 24 图 3 8 定义变量 变量名变量描述变量类型ID连接设备寄存器 M电机I O 离散21PLCQ0 5 YV1气缸 1 电磁阀I O 离散22PLCQ0 0 YV2气缸 2 电磁阀I O 离散23PLCQ0 1 YV3气缸 3 电磁阀I O 离散24PLCQ0 2 YV5下料气缸电磁阀I O 离散25PLCQ0 4 SN下料传感器I O 离散26PLCI2 0 SKW1气缸 1 动作限位I O 离散27PLCI2 1 SKW2气缸 2 动作限位I O 离散28PLCI0 0 轨道控制内存实型29 SKW3气缸 3 动作限位I O 离散30PLCI0 2 SBW1气缸 1 回位限位I O 离散31PLCI1 0 SKW5下料气缸 5 动作I O 离散32PLCI0 4 25 SBW2气缸 2 回位限位I O 离散33PLCI1 1 SBW3气缸 3 回位限位I O 离散34PLCI1 2 SBW5下料气缸 5 回位I O 离散35PLCI1 4 a内存整型36 SA铁传感器I O 离散37PLCI0 5 SB铝传感器I O 离散38PLCI0 6 SC颜色传感器I O 离散39PLCI0 7 b内存整型40 c内存整型41 aa铁质货物数量内存整型42 bb铝质货物数量内存整型43 cc颜色货物数量内存整型44 表 3 1 定义数据表 26 4 调试调试过程过程 在所有组态部分软件编程结束后进行一次调试过程 这次调试过程是为了达到 毕业设计要求 当控制界面的物块通过气动阀进入皮带轮后 传感器进行收集信号 从而发出信号给皮带轮另一侧的气动阀 这样就实现了一次自动输送分拣的全过程 在调试过程中如果放入物块的密度 颜色 质量不符合传感器的规格 自动输送分 拣机是不会进行识别分拣的 此次设计使用的传感器为电容传感器 电感传感器 颜色传感器 通过原理来设计自动输送分拣系统 监控部分 假设物块为木 铁 铝 3 种 通过 3 种传感器的识别进行分拣 其中使用四个气动阀门其中三个阀门控 制物块分拣 一个阀门控制所有物块的供给 使用皮带轮进行物块的传动 传动过 程中由于物块质量 密度还有颜色的材质特性进行气动阀门的控制 从而达到自动 分拣的目的 4 1 软硬件设备软硬件设备 组态王软件 计算机 PLC 控制平台 西门子 STEP7 编程软件 材料分拣实物 教学模型 4 2 组态王与组态王与 PLC 的通讯设计的通讯设计 PLC 与上位计算机的通讯可以利用高级语言编程来实现 组态王 6 0 与西门子 PLC 之间通讯的实现步骤 西门子 PLC 采用 RS232 或 RS485 进行通讯 占用计算 机的一个串行口 在不加扩展卡的情况下可以使用编程口和计算机进行通讯 1 设备连接 利用 PLC 与计算机专用的 RS232C 电缆 将 PLC 通过编程口与上位计算机串口 COM 口 连接 进行串行通讯 串行通讯方式使用 组态王计算机 的串口 I O 设备通过 RS 232 串行通讯电缆连接到 组态王计算机 的串口 2 设备配置 在组态王工程浏览器的工程目录显示区 点击 设备 项下 PLC 与上位计算机 27 所连串口 COM 口 进行参数设置 然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击 所设 COM 口对应的 新建 图标 会弹出 设备配置向导 对话框 在此对话框 中完成与组态王通讯的设备的设置 利用设备配置向导就可以完成串行通讯方式的