基于MCGS的半精镗专用镗床控制系统的毕业设计

基于基于 MCGSMCGS 的半精镗专用镗床监控系统的半精镗专用镗床监控系统 摘要 半精镗专用镗床是加工汽车连杆的专用设备 汽车连杆是发动机的重要组成 部件 它直接影响到发动机及汽车的性能指标 所以对它的加工精度要求很高 本设计研究了基于 MCGS 在半精镗专用镗床中的应用 利用组太软件 MCGS 设计了半精镗专用镗床控制系统监控界面 提供了直观 清晰 准确的 半精镗专用镗床运行状态 进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性 充 分提高了系统的工作效率 关键词 半精镗专用机床 汽车连杆 MCGS Abstract Abstract special boring machine is a semi fine boring bar of the special equipment processing auto automobile engine connecting rod is an important component parts it has a direct impact on engine and vehicle performance so it requires very high precision The design study based on semi fine boring MCGS special boring machine in the application MCGS designed using the software group is too boring a half intensive special boring machine control system monitoring interface provides an intuitive clear accurate and specific semi fine boring boring machine running which in turn provides maintenance and troubleshooting of a wide range of possibilities the full increase System efficiency Key words semi fine boring machine tools automobile connecting rod MCGS 目目 录录 1 1 课题研究的要求课题研究的要求 4 4 1 1 连杆的工艺特点 4 1 2 加工的工艺过程要求 4 1 2 1 加工工艺 4 2 2 MCGSMCGS 6 6 2 1 MCGS 的介绍 6 2 2 MCGS 的主要特性和功能 6 2 3 MCGS 的编程语言 6 2 4 MCGS 的数据结构 6 2 5 MCGS 的作用 7 2 6 MCGS 嵌入版 7 3 3 工程的建立与变量的定义工程的建立与变量的定义 9 9 3 1 工程的建立 9 3 2 变量的定义 10 3 3 变量定义的步骤 10 4 4 工程画面的建立工程画面的建立 1313 4 1 半精镗专用镗床监控画面的制作 14 4 2 运行策略的建立及定时器的编写 16 4 3 半精镗专用镗床控制系统脚本程序的编写 18 5 5 半精镗专用镗床的控制组态运行半精镗专用镗床的控制组态运行 2323 结束语结束语 2727 谢辞谢辞 2828 参考文献参考文献 2929 1 1 课题研究的要求课题研究的要求 半精镗专用镗床是加工汽车连杆的专用设备 汽车连杆是发动机的重要组 成部件 它直接影响到发动机及汽车的性能指标 所以对它的加工精度要求很 高 1 11 1 连杆的工艺特点连杆的工艺特点 1 连杆体和盖厚度不一样 改善了加工工艺性 连杆盖厚度为 31mm 比 连杆杆厚度单边小 3 8mm 盖两端面精度产品要求不高 可一次加工而成 由 于加工面小 冷却条件好 使加工振动和磨削烧伤不易产生 连杆杆和盖装配 后不存在端面不一致的问题 故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行 可在 螺栓孔加工之前 螺栓孔 轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证 而 不会受精磨加工精度的影响 2 连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成 这种楔形结构的设计可增大 其承压面积 以提高活塞的强度和刚性 在加工方面 与一般连杆相比 增加 了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序 用提高零件定位及压头导向精度来避 免衬套压偏现象的发生 但却增加了压衬套工序加工的难度 3 带止口斜结合面 连杆结合面结构种类较多 有平切口和斜切口 还有 键槽形 锯齿形和带止口的 该连杆为带止口斜结合面 1 21 2 加工的工艺过程要求加工的工艺过程要求 1 2 11 2 1 加工工艺加工工艺 1 在机床的初始状态 左 右滑台停在原位 左 右主轴停转 时 同时 装卡两个工件 启动机床并开始夹紧两工件 2 当工件夹紧到位 且压力继电器动作时 开始自动拔销 3 拔销完毕 右滑台快速前进 同时右主轴启动 4 当右滑块快进到位时 压迫液压行程调速阀 自动转为工进速度 开始 对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工 工进速度行进到终点 5 到终点后 右滑台快退回原位自停 同时右主轴停转 6 左滑台快进 同时左主轴启动 7 当左滑台快进到位时 压迫液压行程调速阀 自动转为工进速度 开始 对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工 工进速度行进到终点 8 左滑台快退回原位 同时左主轴停转 9 接着进行自动插销 当插销到位时自动开始放松工件 10 工件放松到位时 人工取下工件 一次加工过程结束 此时 机床处 于初始状态 欲进行下一次加工 要重复上述过程 1 2 21 2 2 工艺流程图工艺流程图 图 1 1 工艺流程 2 2 MCGSMCGS 2 12 1 MCGSMCGS 的介绍的介绍 MCGS Monitor and Control Generated System 监视与控制通用系统 是 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于 Windows 平台的 用于 快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统 主要完成现场数据的采集与 监测 前端数据的处理与控制 可运行于 Microsoft Windows 95 98 Me NT 2000 xp 等操作系统 MCGS 组态软件包括三个版本 分别是网络版 通用版 嵌入版 具有功能完善 操作简便 可视性好 可维护性强的突出特点 通过与其 他相关的硬件设备结合 可以快速 方便的开发各种用于现场采集 数据处理 和控制的设备 用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统 如可以灵活组态各种智能仪表 数据采集模块 无人值守的现场采集站 人机 界面等专用设备 2 22 2 MCGSMCGS 的主要特性和功能的主要特性和功能 1 简单灵活的可视化操作界面 2 实时性强 良好的并行处理性能 3 丰富 生动的多媒体画面 4 开放式结构 广泛数据获取和强大的数据处理功能 MCGS 系统由五大功能模块组成 主要的功能模块以构建的形式来构造 不 同的构件有着不同的功能 且各自独立 三种基本类型的构件 设备构件 动 画构件 策略构件 完成了 MCGS 系统三大部分 设备驱动 动画显示和流程控 制 的所有工件 初次以外 MCGS 还提供了一套开放的课扩充接口 用户可根 据自己的需要用 VB VC 等高级开发语言 编制特定的构件来扩充系统功能 MCGS 用数据库赖管理数据存储 系统可靠性高 MCGS 设立对象元件库 组态工 作简单方便 易于实现对工控系统的分布式控制和管理 2 32 3 MCGSMCGS 的编程语言的编程语言 MCGS 全中文组态软件 采用 C 语言编制 核心为组态结构 构架合理 连接灵活 结构层次清晰 方便用户的定制开发 它是基于 win95 98 nt 视窗 结构 能够快速构造和和生成数据管理 报警处理 流程控制 动画显示 报 表输出等截面 轻松实现各种工程曲线 报表 数据浏览 远程通讯 远程采 集 远程诊断等功能的先进软件 2 42 4 MCGSMCGS 的数据结构的数据结构 MCGS 数据管理功能强大 分为数据前处理 可以对设备采集进来的数据进 行多种数值处理 实时数据处理 提供数据浏览 各种曲线 报表等功能构 件 对存盘数据库的数据进行查询 排序 运算等操作 同时可以挂外界外 部数据库 实现 ODBC 接口和 OLE 实时调用 可以和 SOL Server Oracle Access 等数据库相连 提供多种数据转换方式 每种 方法都可以独立使用或组合使用 数据浏览构件可同时以表格和曲线的形式显示存盘数据库中数据 实时曲 线可以动态显示当前的数据 并可以设定上下限值和时间的长短 以便于用户 查询 同时提供 DXCEL 报表和 MCGS 自由报表 2 52 5 MCGSMCGS 的作用的作用 MCGS 全中文组态软件是真正的 32 为程序 支持多任务 多线程 提供近 百种绘图工具和基本模块 智能仪表 PLC 变频器 网络设备 它支持 Activex 控件 包括温控曲线 实时曲线 计划曲线 历史曲线 XY 曲线 实 时报表 历史报表 单行报表 配方管理 数据库管理 数据库浏览统计 多 媒体输出等众多构件 MCGS 全中文组态软件可以完整实现 ODBC 接口 可与 SQLServer Oracle Access 等主要数据库相连 可实现各种复杂的报表 并 以不同方式增加 删除数据库中的记录 支持 CAN PROFIBUS HART LONWOTKS 等多种数据传输方案 提供 4 级安全保密机 制 工程组态软件 MCGS 的最大优点是组态方便 它融会了中外工控组态软件的 众多长处 只要是稍微具外语常识 即可以方便组态 2 62 6 MCGSMCGS 嵌入版嵌入版 由 MCGS 嵌入版生成的用户应用系统 其结构由主控窗口 设备窗口 用户 窗口 实时数据库和运行策略五个部分构成 窗口是屏幕中的一块空间 是一个 容器 直接提供给用户使用 在窗 口内 用户可以放置不同的构件 创建图形对象并调整画面的布局 组态配置 不同的参数以完成不同的功能 在 MCGS 嵌入版中 每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口 但 可以有多个用户窗口和多个运行策略 实时数据库中也可以有多个数据对象 MCGS 嵌入版用主控窗口 设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互 图形界面 组态配置各种不同类型和功能的对象或构件 同时可以对实时数据 进行可视化处理 实时数据库是 MCGS 嵌入版系统的核心实时数据库相当于一个数据处理中心 同时也起到公用数据交换区的作用 MCGS 嵌入版使用自建文件系统中的实时数 据库来管理所有实时数据 从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库 系 统其它部分操作的数据也来自于实时数据库 实时数据库自动完成对实时数据 的报警处理和存盘处理 同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系 统的其它部分 以便触发相关事件 进行实时处理 因此 实时数据库所存储 的单元 不单单是变量的数值 还包括变量的特征参数 属性 及对该变量的 操作方法 报警属性 报警处理和存盘处理等 这种将数值 属性 方法封 装在一起的数据我们称之为数据对象 实时数据库采用面向对象的技术 为其 它部分提供服务 提供了系统各个功能部件的数据共享 主控窗口构造了应用系统的主框架主控窗口确定了工业控制中工程作业的 总体轮廓 以及运行流程 特性参数和启动特性等项内容 是应用系统的主框 架 设备窗口是 MCGS 嵌入版系统与外部设备联系的媒介设备窗口专门用来放置 不同类型和功能的设备构件 实现对外部设备的操作和控制 设备窗口通过设 备构件把外部设备的数据采集进来 送入实时数据库 或把实时数据库中的数 据输出到外部设备 一个应用系统只有一个设备窗口 运行时 系统自动打开 设备窗口 管理和调度所有设备构件正常工作 并在后台独立运行 注意 对 用户来说 设备窗口在运行时是不可见的 用户窗口实现了数据和流程的 可视化 用户窗口中可以放置三种不同类 型的图形对象 图元 图符和动画构件 图元和图符对象为用户提供了一套完 善的设计制作图形画面和定义动画的方法 动画构件对应于不同的动画功能 它们是从工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块 用户可以直接 使用 通过在用户窗口内放置不同的图形对象 搭制多个用户窗口 用户可以 构造各种复杂的图形界面 用不同的方式实现数据和流程的 可视化 组态工程中的用户窗口 最多可定义 512 个 所有的用户窗口均位于主控 窗口内 其打开时窗口可见 关闭时窗口不可见 运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段运行策略本身是系统提供 的一个框架 其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的 策略行 通过 对运行策略的定义 使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库 控制 用户窗口的打开 关闭并确定设备构件的工作状态等 从而实现对外部设备工 作过程的精确控制 一个应用系统有三个固定的运行策略 启动策略 循环策略和退出策略 同时允许用户创建或定义最多 512 个用户策略 启动策略在应用系统开始运行 时调用 退出策略在应用系统退出运行时调用 循环策略由系统在运行过程中 定时循环调用 用户策略供系统中的其它部件调用 综上所述 一个应用系统由主控窗口 设备窗口 用户窗口 实时数据库 和运行策略五个部分组成 组态工作开始时 系统只为用户搭建了一个能够独 立运行的空框架 提供了丰富的动画部件与功能部件 3 3 工程的建立与变量的定义工程的建立与变量的定义 3 13 1 工程的建立工程的建立 1 单击文件菜单中 新建工程 选项 弹出 新建工程设置 窗口 点击 确定按钮 如图 3 1 所示 2 选择文件菜单中的 工程另存为 菜单项 弹出文件保存窗口 3 在文件名一栏内输入 半精镗专用镗床 点击 保存 按钮 工程创 建完毕 如图 3 2 所示 图 3 1 新建工程 图 3 2 输入工程名 3 23 2 变量的定义变量的定义 在开始定义之前 我们先对系统进行分析 确定需要的变量 本系统至少 需要个变量 见表 1 表 1 半精镗专用镗床监控系统变量分配表 变量名类型初值注释 启动停止按钮开关0启动控制信号 输入 1 启动 输入 0 停止 复位停止按钮开关0复位控制信号 输入 1 复位后停止 输入 0 无效 上移信号开关0工件上移信号 输入 1 有效 上移信号 1开关0夹板上移信号 输入 1 有效 下移信号开关0工件下移信号 输入 1 有效 下移信号 1开关0夹板下移信号 输入 1 有效 左移信号开关0右侧快速退回信号 输入 1 有效 左移信号 1开关0左侧快进信号 输入 1 有效 左移信号 2开关0左侧工进左移信号 输入 1 有效 右移信号开关0右侧快进信号 输入 1 有效 右移信号 1开关0右侧工进信号 输入 1 有效 右移信号 2开关0左侧快速退回信号 输入 1 有效 夹紧信号开关0工件夹紧信号 输入 1 有效 放松信号开关0工件放松信号 输入 1 有效 插销信号开关0销插销完毕信号 输入 1 有效 拔销信号开关0拔销完毕信号 输入 1 有效 左可见度开关0左边加工可见度 输入 1 有效 右可见度开关0右边加工可见度 输入 1 有效 垂直移动量数值0工件垂直下移数值 垂直移动量 1数值0上板下移数值 水平移动量数值0整个右滑台右移数值 水平移动量左数值0整个左滑台左移数值 表 1 半精镗专用镗床监控系统变量分配表 3 33 3 变量定义的步骤变量定义的步骤 1 单击工作台中的 实时数据库 选项卡 进入 实时数据库 窗口页 如图 3 3 所示 窗口中列出了系统已有变量 数据对象 的名称 其中一部分 为系统内部建立的数据步骤对象 现在要将表中定义的数据对象添加进去 图 3 3 实时数据库 2 单击工作台右侧 新增对象 按钮 在窗口的数据对象列表中增添了 一个新的数据对象 如图 3 4 所示 图 3 4 新添数据对象 3 选中该数据对象 按 对象属性 按钮 或双击选中对象 这则打开 数据对象属性设置 窗口 a 将 对象名称 改为 启动停止按钮 对象初值 改为 0 对象类 型 选择 开关型 在 对象内容注释输入框 内输入 启动停止信号 输入 1 启动 输入 0 停止 b 单击 确定 如图 3 5 所示 4 按照步骤 3 5 根据上面列表 设置其他数据对象 5 单击 保存 按钮 图 3 5 数据对象属性设置 4 4 工程画面的建立工程画面的建立 1 在 用户窗口 中单击 新建窗口 按钮 建立 窗口 0 如图 4 1 所示 如图 4 1 新建用户窗口 2 选中 窗口 0 单击 窗口属性 进入 用户窗口属性设置 3 将窗口名称改为 半精镗专用镗床 窗口标题改为 半精镗专用镗床 其他不变 如图图 4 2 所示 图 4 2 用户窗口属性设 4 14 1 半精镗专用镗床监控画面的制作半精镗专用镗床监控画面的制作 1 单击 用户窗口 2 双击 用户窗口 中的 半精镗专用镗床 进入编辑画面 如图 4 3 所示 图 4 3 编辑环境 2 单击 工具箱 内的 标签 按钮 打开绘图工具箱 3 选择 工具箱 内的 标签 按钮 鼠标的光标呈 十字 形 在窗 口顶端中心位置拖曳鼠标 根据需要拉出一个一定大小的矩形 4 在光标闪烁位置输入文字 半精镗专用镗床监控系统 按回车键在 窗口的任意位置用鼠标点击一下 文字输入完毕 5 选中文字框 作如下设置 6 点击 填充色 按钮 设定文字框的背景颜色为 没有填充 7 点击 线色 按钮 设置文字框的边线颜色为 没有边线 8 点击 字符字体 按钮 设置文字字体为 宋体 字型为 粗体 大 小 二号 9 点击 字符颜色 按钮 将文字颜色设为 黄色 单击 保存 半精镗专用镗床 文字编辑完毕 如图 4 4 所示 图 4 4 文字 半精镗专用镗床 的编辑 10 选中 半精镗专用镗床监控系统 的窗口标题 单击 动画组态 进入动画组态窗口对 半精镗专用镗床监控系统 进行相同的操作 单击绘图 工具箱中的插入 元件 图标 弹出 对象元件管理 对话框 将相应的动画 元件添加到组态中 对象元件管理 如图 4 5 所示 图 4 5 对象元件库 最终的监控画面如图图 4 6 所示 图 4 6 半精镗专用镗床监控系统 4 24 2 运行策略的建立及定时器的编写运行策略的建立及定时器的编写 1 运行策略的建立 进入 运行策略 窗口中 双击进入 循环策略 窗口 如图 4 7 所示 图 4 7 循环策略 左键点击工具条 选中 新增策略行 增加一策略行 单击 策略工具 箱 中的 脚本程序 将鼠标指针移到策略块图标上 单击鼠标左键 添加脚 本程序构件 如图 4 8 所示 图 4 8 添加脚本程序 2 定时器的添加 选中 新增策略行 增加一策略行 单击 策略工具箱 中的 定时器 将鼠标指针移到策略块图标上 单击鼠标左键 添加脚本程序构件 如图 4 9 所示 图 4 9 添加定时器 定时器的设置如图 4 10 所示 4 10 定时器设置 4 34 3 半精镗专用镗床控制系统脚本程序的编写半精镗专用镗床控制系统脚本程序的编写 双击 脚本程序 工具条进入脚本程序编辑环境 编辑脚本程序如下 IF 下移信号 2 1 THEN 垂直移动量 垂直移动量 1 ENDIF 工件下移速率为 1 IF 上移信号 2 1 THEN 垂直移动量 垂直移动量 1 ENDIF 工件上移速率为 1 IF 下移信号 1 1 THEN 垂直移动量 1 垂直移动量 1 1 ENDIF 上板下移速率为 1 IF 上移信号 1 1 THEN 垂直移动量 1 垂直移动量 1 1 ENDIF 上板下移速率为 1 IF 下移信号 1 THEN 垂直移动量 2 垂直移动量 2 1 ENDIF 上板上移速率为 1 IF 上移信号 1 THEN 垂直移动量 2 垂直移动量 2 1 ENDIF 上板下移速率为 1 IF 右移信号 11 1 THEN 水平移动量 水平移动量 1 ENDIF 右移速率为 1 IF 左移信号 11 1 THEN 水平移动量 水平移动量 1 ENDIF 右移速率为 1 IF 左移信号 22 1 THEN 水平移动量左 水平移动量左 1 ENDIF 左移速率为 1 IF 右移信号 22 1 THEN 水平移动量左 水平移动量左 1 ENDIF 左移速率为 1 IF 启动停止按钮 1 AND 复位停止按钮 0 THEN 定时器复位 0 定时器启动 1 ENDIF 单击启动停止按钮 定时器开始计时 IF 启动停止按钮 0 THEN 定时器启动 0 ENDIF 再单击启动停止按钮 定时器停止计时 IF 复位停止按钮 1 AND 计时时间 70 THEN 定时器启动 0 ENDIF 单击复位停止按钮 定时器计时时间大于等于 70s 定时器停止计时 IF 定时器启动 1 THEN IF 计时时间 5 THEN 下移信号 2 1 EXIT ENDIF 计时器启动 工件下移 IF 计时时间 10 THEN 下移信号 2 0 下移信号 1 1 EXIT 工件停止下移 夹板下移 ENDIF IF 计时时间 15 THEN 下移信号 1 0 下移信号 1 EXIT ENDIF 夹板停止下移 开始插销 IF 计时时间 20 THEN 下移信号 0 右主轴启动信号 1 右移信号 1 工件夹紧标志 1 右移信号 11 1 EXIT ENDIF 插销完毕 右主轴启动 右滑台快进 IF 计时时间 25 THEN 右移信号 0 右移信号 1 1 EXIT ENDIF 右滑台工进 IF 计时时间 35 THEN 右移信号 1 0 右主轴启动信号 0 右主轴停止信号 1 左移信号 1 右移信号 11 0 左移信号 11 1 EXIT ENDIF 右滑台工进结束 右主轴停转 右滑台快速后退 IF 计时时间 40 THEN 左移信号 11 0 左移信号 0 左主轴启动信号 1 左移信号 1 1 左移信号 22 1 右可见度 1 左可见度 1 EXIT ENDIF 右滑台退回原位 左主轴启动 左滑台快进 IF 计时时间 45 THEN 左移信号 1 0 左移信号 2 1 EXIT ENDIF 左滑台工进 IF 计时时间 55 THEN 左移信号 2 0 左主轴启动信号 0 左主轴停止信号 1 右移信号 2 1 工件夹紧标志 0 左移信号 22 0 右移信号 22 1 EXIT ENDIF 左滑台工进结束 左主轴停转 左滑台快速退回原位 IF 计时时间 60 THEN 右移信号 2 0 上移信号 1 右移信号 22 0 右可见度 0 左可见度 0 EXIT ENDIF 左滑台回到原位 拔销 IF 计时时间 65 THEN 上移信号 0 上移信号 1 1 EXIT ENDIF 拔销完毕 松开工件 IF 计时时间 70 THEN 上移信号 2 0 右主轴停止信号 0 左主轴停止信号 0 定时器复位 1 EXIT ENDIF 左滑台后退到原位 左右主轴停止信号结束 准备开始重新计时 ENDIF IF 定时器启动 0 THEN 上移信号 0 上移信号 1 0 上移信号 2 0 下移信号 0 下移信号 1 0 下移信号 2 0 左移信号 0 左移信号 1 0 左移信号 2 0 右移信号 0 右移信号 1 0 右主轴启动信号 0 左主轴启动信号 0 左主轴停止信号 0 右主轴停止信号 0 右移信号 11 0 左移信号 11 0 右移信号 22 0 左移信号 22 0 ENDIF 定时器停止工作 上述信号变回初始状态 5 5 半精镗专用镗床的控制组态运行半精镗专用镗床的控制组态运行 按下 F5 进入组态模拟运行环境 如图 5 1 所示 图 5 1 工程下载 单击 工程下载按钮 等工程下载结束之后 点击 启动 按钮 进入运 行环境 半精镗专用镗床监控系统如图 5 2 所示 图 5 2 模拟运行环境 单击 启动停止按钮 后 工件下移如图 5 3 所示 图 5 3 工件下移 右滑台工进如图 5 4 所示 图 5 4 右滑台工进 左滑台工进如如 5 5 所示 图 5 5 左滑台工进 拔销如图 5 6 所示 图 5 6 拔销 结束语结束语 本次设计期间 让我了解到集体的力量是无限的 我们小组是以任务分配 的形式进行分配并且在绘图操作 模型搭建过程中相互交流 并评价对方的思路 和想法 大胆去尝试创新 即使失败了也从不放弃 跌到再爬来 胜不骄 败 不馁的精神体现在每个人身上 在这段时间 我发现自己的知识水平有限 很 多知识没有掌握 甚至有些我不知道的 经过几天的努力 我既了解了很多知 识 又复习了学过的知识 让我明白了理论与实践相结合的重要性 同时增强 了我的观察能力和动