基于MCGS的全自动洗衣机毕业论文.doc

陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 38 页 目录目录 1 绪论绪论 1 2 PLC 和和 MCGS 简介简介 2 2 1 PLC 的由来及其定义 2 2 2 PLC 的发展历程 2 2 4 MCGS 运行环境 3 3 全自动洗衣机的工作原理及控制要求全自动洗衣机的工作原理及控制要求 4 3 1 整体系统介绍及原理 4 3 2 全自动基于三菱 PLC 的全自动洗衣机的设计 4 4 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 MCGS 组态软件控制组态软件控制 4 4 1 MCGS 组态软件概述 4 4 2 全自动洗衣机工程及动画设计 5 4 2 1 建立工程 5 4 2 2 画面设计及动画连接 5 4 2 3 报警显示与数据 7 4 2 4 历史报表与实时报表 8 4 2 5 编辑脚本程序 10 5 全自动洗衣机控制系统全自动洗衣机控制系统 PLC 程序设计程序设计 11 5 1 设计功能顺序图 11 5 2 I O 口分配表 12 5 3 梯形图 13 5 4 指令表 15 6 MCGS 与与 PLC 的连接与调试的连接与调试 17 7 基于基于 PLC 的自动售货机设计的自动售货机设计 18 7 1 设计目的及控制要求 18 7 2 自动售货机的基本功能 18 7 3 PLC 的 I O 分配 19 7 4 PLC 控制程序梯形图 20 7 5 MCGS 组态程序设计说明 23 8 基于基于 MCGS 的的 PLC 液体混合控制系统设计液体混合控制系统设计 24 8 1 选择 PLC 型号 24 8 2 I O 分配表 24 8 3 机械装置图 25 8 4 工作过程分析 26 8 5 梯形图 27 8 6 指令表 30 8 7 组建系统工程 31 8 7 1 制作动画显示画面 31 8 7 2 脚本程序编写 32 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 38 页 8 8 程序下载整体运行与综合测试 33 结束语结束语 34 致致 谢谢 35 参考文献参考文献 36 陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 38 页 1 绪论 现代科学技术的飞速发展 改变了世界 也改变了人类的生活 作为新世纪的大学生 应该站在 时代发展的前列掌握现代科学技术知识调整自己的知识结构和能力结构 以适应社会发展的要求 新 世纪需要具有丰富的现代科学知识 能够独立解决面临的任务 充满活力 有创新意识的新型人才 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电 已经成为人们生活中不可缺少的家用电器 在工业 生产中的应用也十分广泛 本课题在于自动控制洗衣机的研究 自动控制用洗衣机适用于洗涤棉 毛 化纤 丝绸等衣物织品 水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物 自动控制用洗衣 机适用于宾馆 饭店 医院 学校 工厂等领域 满足大容量的洗衣要求 但是传统的基于半手动 的控制 已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了 洗衣机需要更好地满足人们的需求 必须借助于自动化技术的发展 而随着 PLC 技术的发展 用 PLC 作为控制器 就能很好地满足全 自动洗衣机对自动化的要求 并且控制方式灵活多样 控制模式可以根据不同场合的应用而有所不 同 自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机 又正 在向智能化洗衣机方向发展 洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业 经过几年的平稳发展 国产洗衣机无论在质量 上还是功能上都和世界领先水平同步 纵观省会的洗衣机市场 高效节能 省水 省电 环保型洗 衣机一直在市场上占主导地位 本次毕业设计是利用欧姆龙 C 系列 P 型机 PLC 对洗衣机进行全自动控制 掌握 STEP7 Micro KINGVIEW 组态王的组态理论和组态方法 制作整个洗衣过程监控界面 对电动机及其他设 备进行实时监控 在实现以上全部功能的前提下 再对监控界面的控制功能作进一步研究 监控界 面的控制功能就是不在现场的情况下 对现场的设备进行控制 最后 在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师 同学 在此表示衷心的感谢 由于在设 计过程中存在许多不足 希望老师指正 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 38 页 2 PLC 和 MCGS 简介 2 12 1 PLCPLC 的由来及其定义的由来及其定义 在 60 年代 汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的 当时汽车 的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装 随着生产的发展 汽车型号更新的周 期愈来愈短 这样 继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装 十分费时 费工 费料 甚至 阻碍了更新周期的缩短 为了改变这一现状 美国通用汽车公司在 1969 年公开招标 要求用新的 控制装置取代继电器控制装置 可编程逻辑控制器 PLC 如图 1 1 的产生也正是顺应了这一当时 的生产要求 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以 编制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的 指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC 及其有关的 外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计 2 22 2 PLCPLC 的发展历程的发展历程 1969 年 美国数字设备公司 DEC 研制出第一台 PLC 在美国通用汽车自动装配线上试用 获得了成功 这种新型的工业控制装置以其简单易懂 操作方便 可靠性高 通用灵活 体积小 使用寿命长等一系列优点 很快地在美国其他工业领域推广应用 到 1971 年 已经成功地应用于 食品饮料冶金造纸等工业 由于 PLC 同时提高了功能和柔性度 使其应用迅速增长 并普及到许多其它离散零件制造工 业领域 随后又扩展到与批量生产和连续生产过程有关的工业领域 随着 CIMS 计算机集成制造系 统 的发展 PLC 当前还被人们应用于工厂通信网络 柔性制造系统 工业机器人到大型分散型控 制系统 之中 与其它智能控制器和计算机系统一起成为计算机综合控制系统中的重要组成部分 特别是单元级和工作站级 这一新型工业控制装置的出现 也受到了世界其他国家的高度重视 1971 日本从美国引进了这项 新技术 很快研制出了日本第一台 PLC 1973 年 西欧国家也研制出它们的第一台 PLC 我国从 1974 年开始研制 于 1977 年开始工业应用 我国可编程控制器的引进 应用 研制 生产是伴随着改革开放开始的 最初是在引进设备中 大量使用了可编程控制器 接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC 的应用 目前 我国自己已可以生产中小型可编程控制器 上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列 杭州机床电器 厂生产的 DKK 及 D 系列 大连组合机床研究所生产的 S 系列 苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列 等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用 此外 无锡华光公司 上海乡岛公司 等中外合资企业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家 可以预期 随着我国现代化进程的深入 PLC 在我国将有更广阔的应用天地 2 32 3 PLCPLC 与与 MCGSMCGS 通讯要求通讯要求 基于 MCGS 嵌入组态软件容量小 速度快 成本低 真正嵌入 稳定性高 功能强大 通讯 方便 操作简便 支持多种设备 有助于建造完整的解决方案的特点 所以选择其与 PLC 进行通 讯连接 MCGS 一般通过上位机的串行口和 PLC 上的编程口建立物理上的通讯连接 从而达到操作 PLC 的目的 而在 MCGS 组态软件设置方面需先进行 设备组态 设备组态方法是先调用 MCGS 串口通讯父设备构件 再找到三菱 FX 232 子设备构件 并挂接在串口父设备下 对串口父设备需 打开其属性窗口 在基本属性中设置好设备名称 初始工作状态 最小采样周期 串口端口号 通 讯波特率 数据位位数 停此位位数 数据校验方式等 而对于三菱 FX 232 子设备 要先打开其 属性窗口 设置好基本属性中的设备名称 初始工作状态 最小采集周期 同父设备 然后根据 MCGS 与 系列 PLC 之间两种不同的通讯方式 再进行后面的设置 如果使用 MCGS 提供的 陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 38 页 read 和 write 设备命令直接访问 PLC 无需进一步设置 而如果要通过 MCGS 循环采样方式自动周 期性地访问 PLC 则必须还要对设备增加通道 建立通道连接 把 PLC 中相关继电器 X Y M 和寄存器 D 与 MCGS 实时数据库中变量建立一一对应关系 确定操作方式 读或写或读写 并且 MCGS 嵌入版系统与 PLC 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 2 42 4 MCGSMCGS 运行环境运行环境 由于 MCGS 实时性强 有良好的并行处理性能 MCGS 嵌入版是真正的 32 位系统 充分利用 了 32 位 WindowsCE 操作平台的多任务 按优先级分时操作的功能 以线程为单位对在工程作业中 实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理 使嵌入式 PC 机广泛应用于工 程测控领域成为可能 例如 MCGS 嵌入版在处理数据采集 设备驱动和异常处理等关键任务时 可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作 实现并行处理 MCGS 嵌入版组态环境运行于具备良好人机界面的 Windows 操作系统上 具备与北京昆仑通 态公司已经推出的通用版本组态软件和网络版组态软件相同的组态环境界面 可有效帮助用户建造 从嵌入式设备 现场监控工作站到企业生产监控信息网在内的完整解决方案 并有助于用户开发的 项目在这三个层次上的平滑迁移 MCGS 嵌入式体系结构分为组态环境 模拟运行环境和运行环境三部分 组态环境和模拟运行环境相当于一套完整的工具软件 可以在 PC 机上运行 用户可根据实际 需要裁减其中内容 它帮助用户设计和构造自己的组态工程并进行功能测试 运行环境则是一个独立的运行系统 它按照组态工程中用户指定的方式进行各种处理 完成用 户组态设计的目标和功能 运行环境本身没有任何意义 必须与组态工程一起作为一个整体 才能 构成用户应用系统 一旦组态工作完成 并且将组态好的工程通过串口或以太网下载到下位机的运 行环境中 组态工程就可以离开组态环境而独立运行在下位机上 从而实现了控制系统的可靠性 实时性 确定性和安全性 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 38 页 3 全自动洗衣机的工作原理及控制要求 3 13 1 整体系统介绍及原理整体系统介绍及原理 洗衣机的工作流程由进水 洗衣 排水和脱水四个过程组成 在半自动洗衣机中 这四个过程 分别用相应的按扭开关来控制 全自动洗衣机中 这四个过程可做到全自动依次运行 直至洗衣结 束 洗衣机的工作流程示意图 如图 3 1 所示 图 3 1 洗衣机的工作流程示意图 自动洗衣机的进水 洗衣 排水 脱水是通过水位开关 电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控 制 从而实现自动控制的 水位开关用来控制进水到洗衣机内高低水位 电磁进水阀起着通断水源 的作用 进水时 电磁进水阀打开 将水注入 排水时 电磁排水阀打开 将水排出 洗衣时 洗 涤电动机启动 脱水时 脱水桶启动 3 23 2 全自动基于三菱全自动基于三菱 PLCPLC 的全自动洗衣机的设计的全自动洗衣机的设计 1 按下启动按钮及水位选择开关 开始进水 水满 即水位到达高低 时停止进水 2 2 秒后开始洗涤 3 洗涤时 正转 15 秒后暂停 暂停 3 秒后开始反转洗涤 反转洗涤 15 秒后暂停 暂停 3 秒 4 如此循环 3 次 总共 180 秒后开始排水 排空后 水位下降到低位 开始脱水并继续排水 脱 水 10 秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程 5 若未完成 3 次大循环 则返回从进水开始的全部动作 进行下一次大循环 若完成了 3 次大循 环 则进行洗完报警 6 报警 10 秒结束全过程 自动停机 7 此外按排水按钮可实现手动排水 按停车按钮可停止进水 排水 脱水及报警 4 全自动洗衣机的 MCGS 组态软件控制 4 14 1 MCGSMCGS 组态软件概述组态软件概述 MCGS Monitor and Control Generated System 是一套基于 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 可运行于 Microsoft Windows 95 98 Me NT 2000 等操作系统 MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台 能够完成现场数据采集 实时 和历史数据处理 报警和安全机制 流程控制 动画显示 趋势曲线和报表输出以及企业监控网络 等功能 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 38 页 使用 MCGS 用户无须具备计算机编程的知识 就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳 定 功能全面 维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作 MCGS 具有操作简便 可视性好 可维护性强 高性能 高可靠性等突出特点 已成功应用于 石油化工 钢铁行业 电力系统 水处理 环境监测 机械制造 交通运输 能源原材料 农业自 动化 航空航天等领域 经过各种现场的长期实际运行 系统稳定可靠 MCGS 5 1 软件系统包括组态环境和运行环境两个部分 MCGS 组态软件 以下简称 MCGS 由 MCGS 组态环境 和 MCGS 运行环境 两个系统 组成 两部分互相独立 又紧密相关 MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境 由可执行程序 McgsSet exe 支持 其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中 用户在 MCGS 组态环境中完成动画设计 设备连接 编写控制 流程 编制工程打印报表等全部组态工作后 生成扩展名为 mcg 的工程文件 又称为组态结果数 据库 其与 MCGS 运行环境一起 构成了用户应用系统 统称为 工程 MCGS 运行环境是用户应用系统的运行环境 由可执行程序 McgsRun exe 支持 其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中 在运行环境中完成对工程的控制工作 MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口 设备窗口 用户窗口 实时数据库和运行策略五部 分构成 每一部分分别进行组态操作 完成不同的工作 具有不同的特性 4 24 2 全自动洗衣机工程及动画设计全自动洗衣机工程及动画设计 4 2 14 2 1 建立工程建立工程 简单的自动洗衣控制系统 本设计工程中涉及到动画制作 控制流程的编写 模拟设备的连接 如何应用 MCGS 组态软件完成全自动洗衣的组态过程 应用 MCGS 组态软件建立一个比较报警输 出 报表曲线显示与打印等多项组态操作 如果已在计算机上安装了 MCGS 组态软件 在 Windows 桌面上 会有 Mcgs 组态环境 与 Mcgs 运行环境 图标 鼠标双击 Mcgs 组态环境 图标 进入 MCGS 组态环境在菜单 文件 中选择 新建工程 菜单项 如果 MCGS 安装在 D 根目录下 则会在 D MCGS WORK 下自动生成新建工程 默认的工程名为新建工程 X MCG X 表示新建工程的顺序号在菜单 文件 中选择 工程另存为 选项 把新建工程存为 D MCGS WORK 全自动洗衣机 4 2 24 2 2 画面设计及动画连接画面设计及动画连接 在 MCGS 组态平台上 单击 用户窗口 在 用户窗口 中单击 新建窗选 0 单击 窗口 属性 进入 用户窗口属性设置 将 窗口名称 改为 全自动洗衣机 将 窗口标题 改为 全自动洗衣机 在 窗口位置 中选中 最大化显示 其它不变 单击 确认 选中刚创建的 全自动洗衣机 用户窗口 单击 动画组态 进入动画制作窗 单击工具条中的 工具箱 按 钮 则打开动画工具箱 图标对应于选择器 用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对 组态环境 组态生成 应用系统 运行环境 解释执行 组态结果 组态结果 数据库 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 38 页 象 为了快速构图和组态 MCGS 系统内部提供了常用的图元 图符 动画构件对象 称为系统图 形对象 单击 工具 菜单 选中 对象元件库管理 或单击工具条中的 工具箱 按钮 则打 开动画工具箱 工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象 图标用于把当前 用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中 从 对象元件库管理 中的 储藏罐 中选取中 意的罐 按 确认 则所选中的罐在桌面的左上角 可以改变其大小及位置 从 对象元件库管 理 中的 阀 中分别选取 2 个阀 均为阀 46 2 个马达 马达 30 一个指示灯 指示灯 1 如图 4 2 2 所示 图 4 2 2 控制主界面 选择菜单项 文件 中的 保存窗口 则可对所完成的画面进行保存 由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的 需要对这些图形对象进行动画设计 真实地描述外 界对象的状态变化 达到过程实时监控的目的 MCGS 实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口 中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接 并设置相应的动画属性 在系统运行过程 中 图形对象的外观和状态特征 由数据对象的实时采集值驱动 从而实现了图形的动画效果 在用户窗口中 双击全自动洗衣机窗口进入 选中水罐 43 双击 则弹出单元属性设置窗口 选中 符合图符 则会出现 单击则进入动画组态属性设置窗口 其它属性不变 设置好后 按 确定 再按确定 变量连接出水阀属性设置跟进水阀属性设置一样 在 用户窗口 中选中 全自 动洗衣机 单击鼠标右键 点击 设置为启动窗口 这样工程运行后会自动进入 全自动洗衣机 窗口 在菜单项 文件 中选 进入运行环境 或直接按 F5 或直接按工具条中图标 都可 以进入运行环境 但看见的画面并不能动 移动鼠标到 进水阀 出水阀 上面的红色部分 会出现一只小 手 单击一下 红色部分变为绿色 同时流动块相应地运动起来 但水罐仍没有变化 这是由 于我们没有信号输入 也没有人为地改变其值 现在可以用如下方法改变其值 使液位动起来 此方法只是模拟动画 只在设计过程中应用到了 最终并没有出现 在 工具箱 中选中滑动输入器图标 当鼠标变为 十 后 拖动鼠标到适当大小 然后 双击进入属性设置 在 滑动输入器构件属性设置 的 操作属性 中 把对应数据对象的名称改为 液位 可以 通过单击图标 到库中选 自己输入也可 滑块在最上边时对应的值 为 100 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 38 页 在 滑动输入器构件属性设置 的 基本属性 中 在 滑块指向 中选中 指向左 上 其它不变 在 滑动输入器构件属性设置 的 刻度与标注属性 中 把 主划线数目 改为 10 即能 被 10 整除 其它不变 为了准确了解液位的值 我们可以用数字显示其值 在 工具箱 中单击 标签 图标 调整大小放在水罐下面 双击进行属性设置如图 4 2 3 所这时再按 F5 或直 接按工具条中图标 进入运行环境后 可以通过拉动滑动输入器使整个画面动起来 图 4 2 3 组态效果图 4 2 34 2 3 报警显示与数据报警显示与数据 按 F5 或直接按工具条中图标 进入运行环境 就会发现报警显示已经轻松地实现了 报警数据在报警定义时 已经让洗衣机当有报警产生时 自动保存产生的报警信息 在 运行策 略 中 单击 新建策略 弹出 选择策略的类型 选中 用户策略 按 确定 选中 策略 1 单击 策略属性 按钮 弹出 策略属性设置 窗口 把 策略名称 设为 报警数据 策 略内容注释 为 水罐的报警数据 选中 报警数据 单击 策略组态 按钮进入 在策略组态中 单击工具条中的 新增策略 行 图标 新增加一个策略行 再从 策略工具箱 中选取 报警信息浏览 加到策略行 上 单击鼠标左键双击图标 弹出 报警信息浏览构件属性设置 窗口 在 基 本属性 中 把 报警信息来源 中的 对应数据对象 改为 液位组 退出策略组态时 会弹出 如窗口 按 是 按钮 就可对所做设置进行保存 操作将在运行环境中看到刚才的报警数据 在 MCGS 组态平台上 单击 主控窗口 在 主控窗口 中 选中 主控窗口 单击 菜 单组态 进入 单击工具条中的 新增菜单项 图标 会产生 操作 0 菜单 双击 操作 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 38 页 0 菜单 弹出 菜单属性设置 窗口 在 菜单属性 中把 菜单名 改为 报警数据 在 菜 单操作 中选中 执行运行策略块 选中 报警数据 按 确认 设置完毕 按 F5 或直接按 工具条中图标 进入运行环境 就可以用菜单 报警数据 打开报警历史数据 当有报警产生 时 可以用提示灯显示 具体操作如下 在 用户窗口 中选中 水位控制 双击进入 单击 工具箱 中的 插入元件 图标 进入 对象元件库管理 从 指示灯 中选取如 调整大小放在适当位置 作为 洗完 的报警指示 4 2 44 2 4 历史报表与实时报表历史报表与实时报表 在工程应用中 大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘 统计分析 并根据 实际情况打印出数据报表 所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显 示和打印出来 如 实时数据报表 历史数据报表 班报表 日报表 月报表等 数据报表在工 控系统中是必不可少的一部分 是数据显示 查询 分析 统计 打印的最终体现 是整个工控系 统的最终结果输出 数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结 实时数 据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式 用户组态 显示和打印 即 对瞬时量的 反映 实时数据报表可以通过 MCGS 系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表 在全自动洗衣机 MCGS 组态平台上 单击 用户窗口 在 用户窗口 中单击 新建窗口 按 钮产生一个新窗口 单击 窗口属性 按钮 弹出 用户窗口属性设置 窗口 进行设置所示 在 工具条中单击 帮助 图标 拖放在 工具箱 中单击 自由表格 图标上就会获得 MCGS 在线帮助 仔细阅读 然后再按下面操作进行 在 工具箱 中单击 自由表格 图标 拖放到桌面适当位置 双击表格进入 如要改 变单元格大小 把鼠标移到 A 与 B 或 1 与 2 之间 当鼠标变化时 拖动鼠标即可 单击鼠标右键进 行编辑 单击 连接 或直接按 F9 再单击鼠标右键从实时数据库选取所要连接的变量双击 在全自动洗衣机 MCGS 组态平台上 单击 主控窗口 在 主控窗口 中 单击 菜单组态 在工具条中单击 新增菜单项 图标 会产生 操作 0 菜单 双击 操作 0 菜单 弹出 菜单属性设置 窗口按 F5 进入运行环境后 单击菜单项中的 曲线 会 曲线 窗口 实时 数据就会显示出来 历史报表历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录 以一定的格式显示历 史数据 实现历史报表由两种方式 一种用策略 存盘数据浏览 构件 另一种利用历史表格构件 在 运行策略 中单击 新建策略 按钮 弹出 选择策略的类型 选中 用户策略 按 确认 单击 策略属性 弹出 策略属性设置 把 策略名称 改为 历史数据 双击 历史数据 进入策略组态环境 从工具条中单击 新增策略行 再从 略工具箱 中单击 存盘数据浏览 弹出 存盘数据浏览构件属性设置 窗所示设置单击 测试 按钮 进入 数据存盘浏览 单 击 退出 按钮 再单击 确认 按钮 退出运行策略时 保存所做修改 如果想在运行环境中看 到历史数据 请在 主控窗口 中新增加一个菜单 取名为 历史另外可以做历史数据报表利用 MCGS 的历史表格构件 历史表格构件是基于 Windows 的窗口 和 所见即所得 机制 用户可以 在窗用历史表格构件强大的格式编辑功能配合 MCGS 的在 MCGS 开发平台上 单击 用户窗口 在 用户窗口 中双击 数据显示 进入 在 工具箱 中单击 历史表格 拖放到桌面 双击表 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 38 页 格进入 把鼠标移到在 C1 与 C2 之间 当鼠标发生变化时 拖动鼠标改变单元格大小 单击鼠标右 键进行编辑 在 R1C1输入 采集时间 R1C2输入 液位 1 R1C3输入 液位 2 拖动鼠标从 R2C1 到 R5C3 表格会反黑 在表格中单击鼠标右键 单击 连接 再单击 表格 菜单中 合并表元 选项 表格中所选区域会出现反斜杠 如双击表格中反斜杠处 弹出 数据库连接设置 窗口 具 体设置如图 3 33 所示 设置完毕后按 确认 这时进入运行环境 实时报表与历史报表制作完了 实时曲线在实际生产过程控制中 对实时数据 历史数据的查看 分析是不可缺少的工作 但对大 量数据仅做定量的分析还远远不够 必须根据大量的数据信息 画出曲线 分析曲线的变化趋势并 从中发现数据变化规律 曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分 实时曲线构件是用曲线 显示一个或多个数据值的画图形 象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况 单击 用户 窗口 标签 在 用户窗口 中双击 数据显示 进入 在 工具箱 中单击 实时曲线 拖放 到适当位置调整大小 双击曲线 弹出 实时曲线构件按 确认 即可 在运行环境中单击 曲线 菜单 就可看到实时曲线 双击曲线可以放大曲线 历史曲线为全自动洗衣机的历史曲线构件实现 了历史数据的曲线浏览功能 运行时 历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图 历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律 在 用户窗口 中双击 数据显示 进入 在 工具箱 中单击 历史曲线 标 拖放到适当位置调整大小 双击曲线 弹出 历史曲 线构件属性设置 窗口 按下图所示设置 在 历史曲线构件属性设置 中 液位 1 曲线颜色 为 绿色 液位 2 曲线颜色为 红色 在运行环境中 单击 曲线 菜单 打开 曲线窗口 就可以看到实时数据 历史报表 实时曲线 历史用户脚本程序是由用户编制的 用来完成特定 操作和处理的程序 脚本程序的编程语法非常类似于普通的 Basic 语言 但在概念和使更简单直观 力求做到使大多数普通用户都能正确 快速地掌握 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 38 页 4 2 54 2 5 编辑脚本程序编辑脚本程序 双击进入脚本程序编辑环境 按所示输入 IF 进水阀 1 THEN IF 液位 90 THEN 液位 90 ELSEELSE 液位 液位 1 ENDIF ELSE 液位 液位 ENDIF IF 出水阀 1 THEN IF 液位 90 THEN 液位 液位 1 ELSE 液位 90 ENDIF ELSE 液位 液位 ENDIF 按 确认 退出 则脚本程序就编写好了 这时再进入运行环境 所需要的控制流程 出现相应的 动画效果 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 38 页 5 全自动洗衣机控制系统 PLC 程序设计 5 15 1 设计功能顺序图设计功能顺序图 图 5 1 洗衣机设计顺序图 正 反 洗 未 满 3 次 15 秒 3 秒 启动 10 秒 大循环 3 次 大 循 环 未 满 3 次 低水位 15 秒 暂停 排水 脱水排水 10 秒 报警 停机 第 一 次 大 循 环 高水位 3 秒 暂停 洗涤正转 进水 洗涤反转 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 38 页 5 25 2 I OI O 口分配表口分配表 输入点分配 元件名称元件符号输入点编号 进水 YV1Y0 排水 YV2Y3 电机正转 KM1Y1 电机反转 KM2Y2 脱水 CLY4 报警 BEY5 输出点分配 元件名称元件符号输入点编号 启动按钮 SB1X0 手动按钮 SB2X3 高水位开关 SQ1X1 低水位开关 SQ2X2 手动排水 SB3X4 陕西理工学院毕业设计 第 13 页 共 38 页 5 35 3 梯形图梯形图 陕西理工学院毕业设计 第 14 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 15 页 共 38 页 5 45 4 指令表指令表 陕西理工学院毕业设计 第 16 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 17 页 共 38 页 6 MCGS 与 PLC 的连接与调试 设备窗口是 MCGS 系统的重要组成部分 负责建立系统与外部硬件设备的连接 使得 MCGS 能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态 实现对工业过程的实时监控 由于 MCGS 对设备的处理采用了开放式的结构 在实际应用中 可以很方便地定制并增加所需的 设备构件 不断充实设备工具箱 MCGS 将逐步提供与国内外常用的工控产品相对应的设备构件 同时 MCGS 也提供一个了接口标准 以方便用户用 VisualBasic 或 VisualC 编程工具自行编制所 需的设备构件 装入 MCGS 的设备工具箱内 MCGS 提供了一个高级开发向导 能为用户自动生 成设备在组态工作台界面中 用鼠标单击 设备窗口 选项 出现设备窗口图标并双击进入设备组 态窗口 在此窗口中通过设备工具箱 完成设备组态 设备组态完成后 双击 通用串口父设备 0 进入 通用串口设备属性编辑 对话框 根据 设备通讯要求和连接情况 完成对话框中相关的参数设置 具体设置如图 6 1 所示 按 确认 键 完成设置 返回设备组态窗口 双击 设备 进入 设备属性设置 对话框 在此窗口中有 基本 属性 通道连接 设备调试 数据处理 选项卡 在液体自动混合控制中 不涉及 数据处 理 其余三项设置如图所示 在 设备调试 选项卡中 如果 通讯状态标志 栏中 显示 0 则表示通讯正常 若显示 1 则表示通讯不正常 如图 6 1 所示 图 6 1 通用串口父设备属性编辑窗口 在上述工程立项基础上 设置图形的动画属性与实时数据库中定义的变量的连接关系 作为动画的驱 动源 如图 6 2 所示 图 6 2 动画属性与数据库链接 陕西理工学院毕业设计 第 18 页 共 38 页 7 基于 plc 的自动售货机设计 7 17 1 设计目的及控制要求设计目的及控制要求 通过对自动售货机 PC PLC 控制系统的工作原理的分析 系统设计 编程 及上机调试工作 的实践 了解电器控制系统的一般设计思路 熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法 并掌握 利用 PC 对 PLC 工作状况进行监控的方法 1 此售货机可投入 1 元 2 元 或 5 元硬币 2 当投入的硬币总值超过 12 元时 汽水按钮指示灯亮 又当投入的硬币总值超过 15 元时 汽水及 咖啡按钮指示灯都亮 3 当汽水按钮灯亮时 按汽水按钮 则汽水排出 7 秒后自动停止 这段时间内 汽水指示灯闪动 4 当咖啡按钮灯亮时 按咖啡按钮 则咖啡排出 7 秒后自动停止 这段时间内 咖啡指示灯闪动 5 若投入硬币总值超过按钮所需的钱数 汽水 12 元 咖啡 15 元 时 找钱指示灯亮 表示找钱动 作 并退出多余的钱 6 假设汽水排出 咖啡排出 找钱动作均由电机进行控制 7 27 2 自动售货机的基本功能自动售货机的基本功能 自动售货机的各种动作功能和控制要求 给出了完整的自动售货机操作规程 售货机的基本功 能就是对投入的货币进行运算 并根据货币数选择相应的物品 售货机中有 2 种商品 汽水价格 12 元 咖啡的价格为 15 元 现投入硬币 当投入的货币超过 汽水的价格时 汽水指示灯亮 提示可以购买 当投入的货币超过咖啡的价格时 咖啡指示灯亮 当按下买汽水按钮时 售货机进行减法运算 从投入的货币总值中减去汽水的价格同时启动相应的 电机 提取汽水到出货口 汽水流出 7 秒 在此期间不能进行买汽水或咖啡操作 但可找钱 买咖 啡操作同理 操作完成后 如需继续交易 则同上 如果此时不再购买而按下退币按钮 售货机则 要进行退币操作 退回相应的货币 并在程序中清零 完成此次交易 如图 7 2 所示 可通过操作 属性把把自动售货机分为四个过程 1 投币过程 2 价格比较过程 3 选择商品过程 4 退币过程 陕西理工学院毕业设计 第 19 页 共 38 页 图 7 2 自动售货机的工作流程图 7 37 3 PLCPLC 的的 I OI O 分配分配 自动售货机 Plc I O 分配如表 7 3 所示 表 7 3 自动售货机 Plc I O 分配表 输入输出 说明说明 X0 1 元硬币识别器 Y0 汽水指示灯 X1 2 元硬币识别器 Y1 汽水出口 X2 5 元硬币识别器 Y2 咖啡指示灯 X3 汽水按钮 Y3 咖啡出口 X4 咖啡按钮 Y4 1 元硬币退币口 X5 找钱按钮 Y5 2 元硬币退币口 Y6 5 元硬币退币口 D0 余额指示 陕西理工学院毕业设计 第 20 页 共 38 页 7 47 4 PLCPLC 控制程序梯形图控制程序梯形图 陕西理工学院毕业设计 第 21 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 22 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 23 页 共 38 页 7 57 5 MCGSMCGS 组态程序设计说明组态程序设计说明 在组态软件中 新建一个主控窗口 选中设备窗口 并双击 通用串口父设备 0 并选择子设 备 三菱 Fx 232 分别对其属性进行设计 新建用户窗口 得到的参考界面如下图 然后再在 设备窗口 中添加所需的原件 进行通道连接后将其关闭 在 实时数据库 中查看所添加的元 件 回到用户窗口对图中的各元件进行链接 检查无误后把该组态与 PLC 相链接 运行该组态 所出现的运行界面就是所得组态 参考界面如图 7 5 所示 图 7 5 自动售货机组态图 陕西理工学院毕业设计 第 24 页 共 38 页 8 基于 MCGS 的 PLC 液体混合控制系统设计 8 18 1 选择选择 PLCPLC 型号型号 本设计选用三菱公司的 FX0N 60MR 的 PLC 它是一种整体式结构的小型 PLC 并且指令丰富 功能强大 可靠性高 适应性好 结构紧凑 便于扩展 性价比高 并且有多种特殊功能模块或功 能扩展板 可以实现多轴定位控制 设计中使用的 PLC 所用的模块共有 I O 总数 32 点 其中输入 点 12 点 输出点 12 点 可带 8 个特殊扩展单元 用户程序存储器容量为 16K 字 内置高速计数 器 具有 PID 控制器功能 并且通过通信扩展板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接 8 28 2 I OI O 分配表分配表 完成该控制任务需要 7 个输入点和 5 个输出点 具体分配如表 8 2 所示 表 8 2 输入 输出地址分配表 输入点输出点 地址作用地址作用 X0 启动按钮 SB1 Y0 液体 A 电磁阀 Y0 X1 停止按钮 SB2 X2 液面传感器 SL1 Y1 液体 B 电磁阀 Y1 X3 液面传感器 SL2 Y2 混合液体电磁阀 Y2 X4 液面传感器 SL3 X5 手动部分 Y3 搅拌电动机接触器 KM X6 自动部分 Y4 保温控制 陕西理工学院毕业设计 第 25 页 共 38 页 8 38 3 机械装置图机械装置图 液体混合控制装置如图 1 1 以及 1 2 所示 其中阀 A 阀 B 阀 C 为电磁阀 线圈通电时打开 SL1 SL2 SL3 为上 中 下液位传感器 被溶液淹没时为 ON 达到水位后控制阀体的开关 这 样实现流入反应罐液体顺序与流量的控制要求 如图 8 3 所示 图 8 3 液体混合装置结构图 陕西理工学院毕业设计 第 26 页 共 38 页 8 48 4 工作过程分析工作过程分析 1 启动操作 按下启动按钮 SB1 X0 的常开触点闭合 Y3 T2 同时得电并通过 Y3 常开触点自锁 Y3 常开 触点闭合 使 Y3 接通排放剩余混合液体 经 T10 延时 5s 后 Y3 断电 即关闭混合液体阀门 同时 液体 A 电磁阀 Y0 打开 液体 A 流入容器 2 液面上升到 SL2 当液面上升到 SL2 时 SL2 触点接通 即 Y1 接通 X3 置位 其常闭触点打开 使 Y0 断电 Y0 控制的电磁阀关闭 液体 A 停止流入 同时 Y1 常开触点接通 使其控制输出的电磁阀接通 液体 B 电磁阀 Y2 打开 液体 B 流入 3 液面上升到 SL1 当液面上升到 SL1 时 SL1 触点接通 即 X2 接通 Y2 置位 其常闭打开 使输出端断开 Y2 控制的电磁阀关闭 液体 B 停止注入 同时 KM 和 T0 接通 搅拌电动机开始工作 4 搅匀后放混合液 搅拌电机工作时 T0 计时 40s 后 KM 断开 搅拌电机停止工作 同时 T1 触点控制热电偶接 通 保温 10s 混合液电磁阀 Y3 打开 开始放混合液体 5 液面下降到 SL3 当液面传感器 SL3 X4 由接通变为断开时 Y3 置位 其常开触点接通 T2 开始工作 5s 后 混合液体放完 T2 常开触点闭合 复位所用的内部继电器 M 使 Y3 断开 其控制的电磁阀 Y3 关 闭 同时 T2 常开使 X0 得电 Y0 接通 Y0 打开 液体 A 流入 开始进入下一个循环 6 停止操作 按下停止按钮 SB2 X1 接通 其常闭触点断开 切断循环信号 在当前的操作处理完毕后 使 X1 不能再接通 即停止操作 在操作结束后进行判断 当按下停止按钮后 PLC 程序将返回到初始状态 如果想再次激活 需要提供 PLC 一个上电脉冲 M8002 若是在 PLC 执行完一个工作过程后 期间没有按下停止按钮 那么 PLC 将返回到程序自动运行的下一循环点进行下一次的操作 上位机 PC 机用作编程 编程软件为三菱的综合 FA 软件 MELSOFT 系列 GXDeveloper 梯形图 在计算机中编好后下载到 PLC 中 陕西理工学院毕业设计 第 27 页 共 38 页 8 58 5 梯形图梯形图 陕西理工学院毕业设计 第 28 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 29 页 共 38 页 陕西理工学院毕业设计 第 30 页 共 38 页 8 68 6 指令表指令表 陕西理工学院毕业设计 第 31 页 共 38 页 8 78 7 组建系统工程组建系统工程 MCGS 组态软件安装在计算机中 双击桌面 组态环境 图标 进入 MCGS 组态环境 单击 用户窗口 新建窗口 后 在用户窗口中新建一个 窗口 0 并选中它 单击 窗口属性 按钮 进入窗口属性设置界面 然后进行工程的创建 组建系统工成图 如图 8 7 所示 图 8 7 组态效果图 8 7 18 7 1 制作动画显示画面制作动画显示画面 在组态工作台界面中 用鼠标单击 设备窗口 选项 出现设备窗口图标并双击进入设备组态 窗口 在此窗口中通过设备工具箱 完成设备组态 设备组态完成后 双击 通用串口父设备 0 进入 通用串口设备属性编辑 对话框 根据 设备通讯要求和连接情况 完成对话框中相关的参数设置 具体设置所示 按 确认 键完成设置 返回设备组态窗口 进入 设备属性设置 对话框 在此窗口中有 基本属性 通道连接 设 备调试 数据处理 选项卡 在液体自动混合控制中 不涉及 数据处理 其余三项设置如图 所示 在 设备调试 选项卡中 如果 通讯状态标志 栏中 显示 0 则表示通讯正常 若显 示 1 则表示通讯不正常 在上述工程立项基础上 设置图形的动画属性与实时数据库中定义的变 量的连接关系 作为动画的驱动源 陕西理工学院毕业设计 第 32 页 共 38 页 8 7 28 7 2 脚本程序编写脚本程序编写 根据工艺流程和组态工程界面的设置 通过脚本程序在运行策略中的循环策略来仿真液体混合 的过程 IFM0 4THEN IF 开关 1AND 液位 2THEN 传感器 2 1 ENDIF IF 液位 316THEN 传感器 3 1 ENDIF M0 液位 ENDIF ELSE IF 开关 1THEN 传感器 2 0 M M 1 IF 电动机 1 0THEN 液位 液位 2012 IF 液位 4THEN 传感器 3 0 ENDIF IF 液位 1THEN 传感器 4 1 ENDIF IF 液位 011THEN M 0 M0 0 传感器 4 0 ENDIF 陕西理工学院毕业设计 第 33 页 共 38 页 8 88 8 程序下载整体运行与综合测试程序下载整体运行与综合测试 用调试程序产生的模拟数据 检查动画显示和控制流程是否正确 最后 对模拟设备组成的控制系 统进行模拟调试 进入运行环境 就能按照实验规定的控制流程 出现相应的动画效果 再接上 PLC 进行连机调试 MCGS 的模拟运行界面应和 PLC 的输出运行状态一致 通过实现上位机对下位机 PLC 的直接控制 如图 8 8 最终搭建模拟画面演示所示 图 8 8 MCGS 最终搭建模拟画面演示 陕西理工学院毕业设计 第 34 页 共 38 页 结束语 基于 MCGS 的 PLC 虚拟控制系统充分利用计算机软件功能 利用其庞大的标准图形库 完备的 绘图工具集以及丰富的多媒体支持 调用 或 制造 出各种现场设备和仪表 快速地开发出漂亮 生动的工程画面 与 PLC 运行相配合 真实地再现了现场运行过程 有很好的可视性 通过这次 PLC 课程设计 让我更加深刻理解了课本的知识 并使我熟悉和掌握了 PLC 基本指令的 使用 掌握了 PLC 的 I O 分配 程序调试等 编写程序首先必须把 I O 分配表写好 弄清楚哪些信 号作为输入 哪些信号作为输出 该用什么继电器 还有什么情况下要用定时器 计数器 通过调 试找出问题的所在 相应的修改程序 在编程过程中难免会有不足之处 因此通过调试 再修改程 序可以更好实现相应的功能 这次设计 提高了我的动手和动脑能力 更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性 使我 得到了一次用专业知识 专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼 使我在 PLC 的基本原理以及 编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步 我相信这会对我的毕业设计上起到很大的帮助 作用 另外 就是先前对组态软件不是很了解 也是一次想写论文的时候才了解到 MCGS 这款软 件 在功能上已经很强大 我想要是有机会的话 还会继续深