基于PLC的物料输送分拣系统监控程序设计

57/64南京理工大学毕业设计讲明书(论文)作者:makha学号：0958200102学院(系):专业:自动化题目:基于PLC的物料输送分拣系统监控程序设计指导者：评阅者：2013年05月毕业设计讲明书（论文）中文摘要摘要随着当今社会科学技术的日新月异，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求也越来越高，原有的生产送料装置，已远远不能满足当前高度自动化的需要。保障生产的安全性、可靠性、降低生产成本、减少环境污染、减轻劳动强度、提高产品的质量及经济效益，是企业生存和进展所必须面临和解决的现实问题。而PLC操纵系统和传统的工控系统相比，具有可靠性高、功能强、编程简单、维护方便以及价廉物美的优点，是自动送料装车系统首选的主操纵器件。本文要紧介绍一种利用触摸屏实现S7-200系列PLC人机界面的设计方法，并结合某物资分拣系统实现Smartline700IE触摸屏和S7-200系列PLC人机界面接口的设计和编程。关键词：PLC人机界面触摸屏毕业设计讲明书（论文）外文摘要TitleDesigningMonitoringprogramofMaterialhandlingandsortingsystembasedonPLCAbstractWiththerapidchangesinscienceandtechnologyinsocietytoday,varioustypesofmaterialhandlingautomationproductionlineoftheincreasinglyhighdemand,theoriginalproductionoffeedingdevice,cannotmeetthecurrentneedsofahighdegreeofautomation.Protecttheproductionofsecurity,reliability,lowerproductioncosts,reduceenvironmentalpollution,reducelaborintensityandimproveproductqualityandeconomicbenefits,istheenterprisesurvivalanddevelopmentmustfaceandsolvereality.ThePLCcontrolsystemandcomparedtothetraditionalindustrialcontrolsystems,highreliability,strongfunction,programmingissimple,easyandcheaptomaintaintheadvantagesofAutomaticLoadingSystemisthemaincontroldeviceofchoice.ThispapermainlyintroducesakindofusingthetouchscreenwithS7-200seriesPLCHuman-machineinterfacedesignmethod,combineprogrammingandimplementationofSmartline700IEtouchscreenwithS7-200seriesPLCman-machineinterfacewithacargosortingsystemKeywordsPLCHuman-machineinterfacetouchscreen目录第一章绪论 11.1可编程操纵器PLC 11.1.1PLC的特点 21.1.2PLC与不的操纵器的比较 21.2人机界面HMI 31.2.1人机界面的特点 41.2.2组态软件的功能及特点 51.2.3触摸屏的应用 61.3本章小结 6第2章硬件设备和组态软件介绍 72.1监控系统选型 72.2西门子S7-200PLC系统概述 72.3西门子SmartLine700IE触摸屏使用简介 82.3.1西门子SmartLine700IE触摸屏特点 82.3.2西门子SmartLine700IE触摸屏的连接 92.4WinCCFlexible组态软件介绍 122.4.1SMATICHMI介绍 122.4.2WinCCFlexible的功能和特点 122.4.3WinCCFlexible与ProTool的比较 132.4.4WinCCFlexible与WinCC的比较 132.5本章小结 14第3章监控程序设计 153.1监控程序设计的差不多思想 153.1.1分拣系统工作流程 153.1.2监控程序差不多原理 183.1.3西门子S7-200PLC寄存器分类 183.2监控程序设计 203.2.1监控程序总体设计 203.2.2地址分配 203.2.3自动操纵界面 223.2.4监控界面 243.2.5报警界面 263.2.6数据统计界面 283.3程序仿真下载和调试 283.3.1程序仿真 293.3.2程序下载 303.3.3程序调试 313.3.3程序设计过程中出现的问题 313.4本章小结 32结论 33致谢 34参考文献 35第一章绪论自动分拣系统（AutomatedSortingSystem）是二次大战后在日本，美国的物流中心中广泛采纳的一种自动分拣系统，该系统目前差不多成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的工作过程能够简单描述如下：通过各种运输工具送来的各种物品，在最短的时刻内将这些物品运送到指定地点，自动分拣系统在最短的时刻内将各种物品按照规定进行筛选分类。随着技术的进展,可编程操纵器不仅能够实现一般的逻辑操纵,还具备了包括模拟量在内的数值处理和网络通信等功能。PLC通信能力的加强,使得操纵系统的配置能够更加灵活,方便。将计算机和PLC结合起来,能够充分利用PLC的可靠性高,开发周期短,编程容易等显著特点；充分利用计算机友好的人机界面实现人机对话和监控功能,并能够进行一定的辅助决策,如此就能够组成高性能价格比的操纵系统。对PLC操纵程序的状态和运行进行治理和操纵，是PLC操纵系统的重要组成部分。采纳触摸屏和PC机对PLC操纵程序进行监控是目前常用的几种PLC操纵系统的监控手段。本课题采纳西门子SmartLine触摸屏，完成对物料输送分拣系统的监控软件的设计。本章对PLC，人机界面和触摸屏的介绍，通过分析它们的特点和应用领域我们能够准确的选用和设计。通过这次设计能深入了解PLCS7-200和HMI设备的工作原理和软件编写。1.1可编程操纵器PLCPLC是以自动操纵技术、微计算机技术、和通信技术为基础进展起来的新一代工业操纵装置。现在随着微处理器技术的进展，现在随着微处理器技术的进展，PLC得到了迅速的进展，也在社会各领域的生产得到了应用越来越多。图1.1是现在的一种PLC。图1.1S7-200系列PLC1.1.1PLC的特点1）重要的特点“可编程”在我们需要更改操纵系统的逻辑电路时我们不需要更改硬件电路，而只要软件程序，因此操纵系统硬件能柔性化，其柔性化的结果使操纵系统可靠性提高，从而给操纵系统带来一系列好处：系统便于维护，计数机，定时器，节点利用率提高，继电器等器件在PLC中融为一体，使得系统配置灵活方便。2）可靠性高，抗干扰能力强PLC采纳了大规模集成电路技术，采纳严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有专门高的可靠性。3）配套集全，功能完善，适用性高PLC进展到今天，差不多形成了大，中，小各种规模的系统产品，能够用于各种规模的工业操纵场合。除了逻辑处理工程外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字操纵领域。4）容易学习，使用简单，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业操纵计算机，是面向工业等级的工程操纵设备。对它接口容易，编程语言易于为工程技术人员同意，使用。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑操纵指令就能够方便地实现继电器电路的功能。为不太了解电子电路、不太明白计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业操纵打开了方便之门。5）系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采纳顺序操纵设计法。这种编程方法专门有规律，专门容易掌握。关于复杂的操纵系统，梯形图的设计时刻比设计继电器系统电路图的时刻要少得多。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了操纵设备外部的接线，使操纵系统设计及建筑的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备通过改变程序改变生产过程成为可能。这专门适合多品种、小批量的生产场合。6）体积小，重量轻，能量消耗低[1]。1.1.2PLC与不的操纵器的比较1）PLC与继电器操纵在操纵逻辑：PLC采纳存储器逻辑，也称为“软连线”逻辑，继电器操纵逻辑采纳硬连线逻辑。工作方式：继电器操纵线路属于并行工作方式；PLC属于在串行工作方式。可靠性和可维护性：继电器操纵线路使用大量的机械触点，连线也专门多，可靠性和可维护性差；PLC操纵逻辑，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。操纵速度：继电器操纵线路操纵速度比较低；PLC操纵速度高。定时操纵：继电器操纵逻辑利用时刻继电器进行时刻操纵，精度不高；PLC利用数字定时器进行时刻操纵，精度高，定时范围大[2]。2）PLC与工业PC工业操纵计算机（工业PC）是一同用卫星计算机为基础的工业现场自动操纵设备，它的特点是具有标准化的总线结构，因此各机型间的兼容性好，与计算机间的通信容易。而PLC的接口标准目前还没有完全统一，标准化程度较差，其兼容性与通信性能与工业PC相比还有一定的差距。3）PLC与DSC集散操纵系统（DSC）生产于20世纪70年代，它与PLC一样都已微型计算机为基础的工业自动操纵装备，但DSC进展的基础和方向与PLC有所不同。首先，在操纵功能方面，DSC是在生产过程仪表操纵的基础上进展起来的计算机操纵装置，操纵功能侧重于模拟量处理，回路调节，状态显示等方面。而PLC是在“继电器-接触器”操纵系统的基础上进展起来的计算机操纵装备，操纵功能侧重于开关量处理，顺序操纵，逻辑运算方面[3]。1.2人机界面HMI人机界面（HumanMachineInterface,HMI），是人与计算机之间专递，交换信息的媒介和对话接口，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。交互式实现信息转达的情境刻画，而界面是实现交互的手段。人机界面产品有硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器，显示单元，输入单元，通信接口，数据存储单元等；软件一般分成两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行与计算机Windows操作系统下的画面组态软件。图1.2一种采纳触摸屏的HMI设备在工业操纵领域，人机界面产品包括触摸屏和组态软件，触摸屏又称为图形操作终端（GraphOperationTerminal，GOT），是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备。组态软件又称组态监控系统软件，是指一些数据采集与过程操纵的专用软件，是自动操纵系统监控层一级的软件平台和开发环境，用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动操纵系统监控功能的，通用层次的软件工具。随着计算机和数字电路技术的进展，人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行（RS232，RS422/485）通信接口外，有些人机界面产品已具有网口，并口，USB等数据接口，可与具有网口，并口，USB等接口的工业操纵设备相连接，实现设备的人机交互。1.2.1人机界面的特点一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，在工业操纵系统中连接的要紧设备种类是PLC。通用的组态软件支持的种类特不多，如各种PLC，PC板卡，仪表，变频器，模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大，通用组态软件的功能也专门多，适用于大型的监控系统中。处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。依照HMI的产品等级不同，处理器为8位，16位，32位的处理器。HMI软件一般分成两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行与计算机Windows操作系统下的画面组态软件。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的操纵设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业操纵软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业操纵软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其操纵系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的操纵软件又由于每个操纵项目不同而使其重复使用率专门低，导致它的价格特不昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须从其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够专门好地解决传统工业自动软件存在的种种问题，是用户能依照自己的操纵对象和操纵目的的任意组态，完成最终的自动化操纵工程[4]。1.2.2组态软件的功能及特点1）组态软件的功能组态软件指一些数据采集与过程操纵的专用软件，它们是在自动操纵系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了操纵系统通用性问题。其预设备的各种软件模块能够特不容易的实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向操纵层和治理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。组态软件常有以下的几方面的功能：（1）强大的界面显示组态功能。（2）良好的开发性。（3）丰富的功能模块，强大的数据库。（4）可编程的命令语言。（5）周密的系统安全防范。（6）仿真功能。2）组态软件的特点作为通用型工具软件，组态软件在自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。在工业信息化的项目中，假如涉及实时数据采集，人们首先会考虑用组态软件。正因如此，组态软件几乎应用于所有的工业信息化项目当中。组态软件的特点要紧有：（1）连续性和可扩充性。（2）封装性。（3）通用性。3）常用的组态软件国外的组态软件有如下几种：（1）Wonderware（万维）公司的InTouch软件。（2）Siemens（西门子）公司的WinCC和WinCCFlexible软件。（3）三菱电气公司的SoftGOT组态软件。中国要紧开发并使用较多的组态软件有：（1）世纪星组态软件，由北京世纪长秋科技有限公司开发。（2）组态王（KingView）软件，由北京亚控科技进展有限公司开发[5]。1.2.3触摸屏的应用触摸屏GOT（GraphicOperationTerminal，图形操作终端设备）现在在人们生活中是无处不在的，从手机到电脑都采纳了触摸屏，因为它是最简单，方便，自然的一种人机交互。它给予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。要紧应用于公共信息的查询、领导办公、工业操纵、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。触摸屏将从前在操作平台上进行的开关操作，灯显示，数据显示，信息显示等全部用监控画面实现，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可依照预先编制的程序驱动各种连接装置，用以取代机械式按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。1.3本章小结以上我们也分析到PLC的功能和特点，它的性能是专门适合在工业领域中的应用，稳定性高，编程简单，开发周期短，爱护和维修方便价格也不高因此在物料分拣系统中我采纳了可编程操纵器PLC来实现系统操纵。现在PLC的产家比较多然而最流行，受到人们的最多欢迎是西门子公司的产品。对比较复查的系统我们都要对系统的操纵和运行进行监控，上面也介绍了人机界面和触摸屏，从而假如把人机界面和触摸屏结合起来就起专门大的作用，能给用户在运行系统时能方便，简单的操作。第2章硬件设备和组态软件介绍2.1监控系统选型本题目是物料分拣系统监控的程序设计，用S7-200226CNPLC来操纵系统，用SmartLine700IE触摸屏来实现监控系统，通过WinCCFlexible组态软件来编写监控程序。2.2西门子S7-200PLC系统概述SIMATICHS7-200PLC系统采纳模块化设计，属紧凑型可编程操纵器，操纵系统的硬件有CPU模块，各种扩展模块和附加硬件组成。S7-200PLC既可独立操纵简单的系统，又可连成网络操纵复杂的系统，其应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动操纵有关的工业及民用领域。S7-200产品具有极高的性价比。它的优点是：1）结构紧凑，安装方便。SIMATICS7-200PLC结构紧凑，牢固；易于接线，有接线端子排和连接器等接线配件，容易拆，接线；安装方便，器安装孔或标准DIN导轨方便在机柜上垂直或水平安装。2）指令丰富，功能强大。S7-200指令包括位逻辑指令，计数器，定时器。复杂数学运算指令，PID指令，字符串指令，时钟指令，通信指令，以及和模块配合的专用指令等。出指令丰富外，其功能也强大，包括丰富的内置集成功能，强劲的通信能力，丰富的扩展模块和实时特性等。因此，它能够监视各种输入状态和输出状态，实现复杂操纵。3）质量稳定，安全可靠。S7-200CPU22X系列符合VDE,UL,CSA和FM等国际标准和航级社航用电器认证，并获ISO9001质量保证体系认证，质量稳定可靠。数据安全性好，在内部EEPROM存储用户原程序和预设值，在一个长时刻段（如190h），所有中间数据能够通过一个超级电容器保持，假如选配电池模块能够确保停电后中间数据保存多大200天，同时易于掌握，操作便捷，可靠性高。4）编程软件易学好用。STEP7-Micro/WIN编程软件为用户提供了开发，编辑和监控的良好编程环境。全中文面，中文的在线关心信息，Windows的界面风格，以及丰富的编程向导，能使用户快速进入状态，得心应手[1]。2.3西门子SmartLine700IE触摸屏使用简介2.3.1西门子SmartLine700IE触摸屏特点现在，人机界面差不多成为大多数工业机械设备的标准配置，尤其在使用小型机器和简单应用时，成本成了关键因素。西门子顺应市场需求推出的全新SIMATIC精彩系列面板（SMARTLINE），准确地提供了人机界面的标准功能，经济有用，具备高性价比。精彩系列面板采纳全新的高分辨率16:9宽屏液晶显示和先进的工业设计理念，使设备操作变得更加轻松快捷，引领人机界面产品进入高分辨率宽屏显示时代。1）高分辨率宽屏显示800×480dpi宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中能够显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验，高分辨率使得画面更清晰，画质更细腻。2）LED背光，节能降耗LED较之CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到140°。LED背光能够降低设备能耗，结合屏保功能最大程度地延长操作屏的使用寿命。3）强大且丰富的通信能力PPI通讯协议确保精彩系列面板与S7-200建立高速无缝的连接，和S7-200PLC组成完美的小型自动化解决方案。集成的RS422/485通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，能够和市场主流的小型PLC建立稳定可靠的通讯连接。（三菱FX系列；欧姆龙CP1系列）。当采纳PPI通讯时，通信速率高达187.5kb/s。SmartLine700IE还支持以太网通信通道：提供一个以太网接口用于工业以太网连接。支持ModiconMODBUS串行连接。4）高性能处理器，高速外部总线及64MDDR内存高端的ARM处理器，主频达到400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅。高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能。增强的64MDDR内存使得画面的切换速度更快。5）先进的生产失效故障模式分析潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节，最大程度确保产品可靠性。成熟的生产流程及完善的质量操纵体系确保产品质量

。6）先进的工业设计理念独特的边框倒角设计，让操作屏的外观更具流线型，给人以舒适感。优雅清新的绿色边框设计，给人以视觉上的开阔感，缓解操作员的视觉疲劳。使用符合UL标准的PC+ABS合金材料，耐高温、抗腐蚀，特不适用于工业现场的应用环境。2.3.2西门子SmartLine700IE触摸屏的连接1）SmartLine700IE触摸屏的尺寸图2-1Smart700IE的尺寸设计(mm)2）进行等电位电路的联结电位差：在空间上分开的工厂组件之间可能会产生电位差。这类电位差可导致数据电缆上出现高均衡电流，从而毁坏接口。假如两端都采纳了电缆屏蔽，并在不同的工厂部件处接地，可能会产生均衡电流。当系统连接到其它电源时，电位差可能更明显。3）链接组态PC组态PC能够提供下列功能：传送项目；传送设备映像；将HMI设备恢复至工厂默认设置；备份、恢复项目数据。链接HMI设备到PC有几种方法：（1）通过PC/PPI接口将组态PC与SmartPanel连接操作步骤：a)关闭a)关闭HMI设备。b)将PC/PPI电缆的RS485/422连接器与HMI设备连接。c)将PC/PPI电缆的RS232接头与组态PC连接。注：工业以太网电缆支持热插拔，因此在插拔电缆时无需将HMI设备关闭。用户也能够使用附件中USB/PPI电缆来代替PC/PPI电缆。图2.3PC/PPI电缆连接（2）通过USC/PPI电缆进行连接连接步骤：a)把驱动软件安装到PC上和进行设置。a)把驱动软件安装到PC上和进行设置。b)把USB端连接到电脑。c)把串行端口连接到HMI上。图2.4USB/PPI连接（3）通过以太网接口将组态PC与SmartPanel连接：用以太网要注意：以太网通信的数据网络安全性必须确保基于以太网的通信中的数据网络安全性。例如，假如受到有针对性的攻击而导致过载，则无法保证设备正常工作。链接步骤：a)将工业以太网电缆的一个连接器与a)将工业以太网电缆的一个连接器与HMI设备连接。b)将工业以太网电缆的另一个连接器与组态PC连接。图2.4以太网连接4）将PLC与SmartPanel连接a)能够通过RS485/422a)能够通过RS485/422端口或以太网接口将SmartPanel与下列SIMATICPLC互连：•SIMATICS7-200和S7-200CN•SIMATICS7-200SMART•LOGO!0BA7b)SmartPanel能够与下列第三方PLC连接：•三菱FX系列•欧姆龙CP1H、CP1L、CP1E-N图3.3PLC与HMI连接2.4WinCCFlexible组态软件介绍2.4.1SMATICHMI介绍在工艺过程日趋复杂、对机器和设备功能的要求不断增加的环境中，获得最大的透明性对操作员来讲至关重要。人机界面(HMI)提供了这种透明性。HMI是人(操作员)与过程(机器/设备)之间的接口。PLC确实是操纵过程的实际单元。因此，在操作员和WinCCflexible（位于HMI设备端）之间以及WinCCflexible和PLC之间均存在一个接口。HMI系统承担下列任务：1）过程可视化过程显示在HMI设备上。HMI设备上的画面可依照过程变化动态更新。这基于过程的变化。2）操作员对过程的操纵操作员能够通过GUI(图形用户界面)来操纵过程。例如，操作员能够预置控件的参考数值或者启动电机。3）显示报警过程的临界状态会自动触发报警，例如，当超出设定值时。4）归档过程值和报警HMI系统能够记录报警和过程值。该功能使您能够记录过程值序列，并检索往常的生产数据。5）过程值和报警记录HMI系统能够输出报警和过程值报表。例如，您能够在某一轮班结束时打印输出生产数据。6）过程和设备的参数治理HMI系统能够将过程和设备的参数存储在配方中。例如，能够一次性将这些参数从HMI设备下载到PLC，以便改变产品版本进行生产[8]。2.4.2WinCCFlexible的功能和特点WinCCflexible是用于所有组态任务的工程系统。WinCCflexible采纳模块化的设计。随着版本的逐步升高，所支持的设备范围以及WinCCflexible的功能都得到了扩展。它具有一些特点：1）强大的组态功能，可组态基于WindowsCE的SIMATICHMI设备、西门子的C7(人机界面与S7—300相结合的产品)、乃至PC机（需要WinCCflexible高级版）。2）支持TIA（西门子的全集成自动化），能够与西门子的STEP7V5.3、iMapV2.0和Scout集成在一起。3）优良的开放性和扩展性，支持VisualBasic脚本功能，集成ActiveX控件，从而将人机界面集成到TCP／IP网络。4）简单、高效，易于上手，功能强大，提供智能化的向导工具。5）图库和操作对象丰富，供用户使用，支持用户自定义对象。6）强大的通信组态功能，支持多种通信类型[4]。2.4.3WinCCFlexible与ProTool的比较1）西门子的人机界面过去用ProTool组态，SIMATICWinCCflexible是ProTool组态软件的基础上进展而来的系统级组态软件，支持多种语言、全球通用。WinCCflexible与ProTool保持了一致性，综合了WinCC的开放性和可扩展性，以及Protool的易用性。2）它们都可用来组态西门子的操作面板或PC项目（RunTime）。其中WinCCFlexible是ProTool的后继产品。ProTool适用于单用户系统，WinCCflexible能够满足各种需求，从单用户、多用户到基于网络的工厂自动化操纵与监视。大多数SIMATlCHMl产品能够用ProTool或WinCCflexible组态，而2004年以后的专门多新型号面板（比如：OP73/Micro、OP77A/B、KTP178Micro、OP/TP177Micro/A/B等）不再支持ProTool组态，只能使用WinCCFlexible组态。3）用ProTool开发的组态项目可通过WinCCflexible的移植向导特不简便地转换成WinCCflexible项目，这也体现了西门子对客户的劳动成果的高度重视和爱护。2.4.4WinCCFlexible与WinCC的比较1）WinCCFlexible和WinCC差不多上西门子HMI软件产品。2）WinCC是功能强大的基于PC的可视化监控系统组态软件，能够借助其强大的数据库访问能力、良好的开放性、丰富的选件以及C/S、B/S和冗余结构来实现复杂的工艺流程的监控治理。3）WinCCFlexible目前要紧是用来给西门子操作面板组态。但也能够组态基于PC的单用户操作员站项目，与WinCC相比尽管功能有所不及，但关于简单的应用来讲却具有极高的性价比。4）目前，它们具有不同的功能定位，但在不远今后则会逐步融合成一个统一的平台[10]。2.5本章小结本章对硬件和组态软件介绍了一些差不多概念，选择了西门子S7-200PLC系列产品因为它体积小，功能多，成本不高，经济，有用。西门子HMI设备也推出了SmartLine系列触摸屏专门设置给S7-200PLC使用的，它操作简单，组态WinCCFlexible软件也容易学习和编程，用这些设备就大大缩短了开发时刻。第3章监控程序设计3.1监控程序设计的差不多思想3.1.1分拣系统工作流程图3.1工作流程图井式工件库警示灯井式工件库警示灯工件工件推料气缸存放料台推料气缸存放料台安装支架光电传感器安装支架光电传感器双导杆气缸双导杆气缸磁性传感器单杆气缸磁性传感器单杆气缸转轴转轴气动手爪气动手爪电感传感器电感传感器步进电机步进电机3.1.2监控程序差不多原理触摸屏监控系统设计要紧原理是通过与PLC通信，它能读出或写入数据到PLC里面的寄存器，从而监控PLC，也是监控整个分拣系统。图3.5监控程序原理3.1.3西门子S7-200PLC寄存器分类因为HMI设备通过读写PLC的寄存器来操纵和监视系统，因此要清晰PLC的几种寄存器的范围和特点1）数字量输入和输出映象区（1）输入映象寄存器（I）数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开发的一个存储区，标识符为I。能够按位、字节、字、双字四种方式来存取。a)按“位”方式：从I0.0-I15.7一共有128点。b)按“字节”方式：从IB0-IB15，一共有16个字节。c)按“字”方式：从IW0-IW14，一共有8个字。d)按“双字”方式：从ID0-ID12，一共有4个双字。（2）输出映像寄存器（Q）数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开发的一个存储区，输出映像寄存器的标识符为Q，能够按位、字节、字、双字四种方式来存取。（1）按“位”方式：从Q0.0-I15.7，共有128点。（2）按“字节”方式：从QB0-QB15，共有16个字节。（3）按“字”方式：从QW0-QW14，共有8个字。（4）按“双字”方式：从QD0-QD12，共有4个双字。讲明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元能够作中间继电器用。2）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）PLC执行程序过程中，会存在一些操纵过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器确实是依照那个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。能够按位、字节、字、双字四种方式来存取。（1）按“位”方式：从V0.0-V5119.7，一共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。（2）按“字节”方式：从VB0-VB5119，一共有5120个字节。（3）按“字”方式：从VW0-VW5118，一共有2560个字。（4）按“双字”方式：从VD0-VD5116，一共有1280个双字。4）位存储器（M）区PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器确实是依照那个要求设计的。位存储器是S7-200CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区尽管叫位存储器，然而其中的数据不仅能够是位、还能够是字节、字或双字。（1）按“位”方式：从M0.0-M31.7，一共有256点。（2）按“字节”方式：从MB0-MB31，一共有32个字节。（3）按“字”方式：从MW0-MW30，一共有16个字。（4）按“双字”方式：从MD0-MD28，一共有8个双字。5）定时器存储器区（T）PLC在工作中少不了需要计时，定时器确实是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：T0、T1、……、T255。S7-200有256个定时器。3.2监控程序设计3.2.1监控程序总体设计图3.6程序界面3.2.2地址分配表3.1地址分配序号WinCC变量名PLC地址名称及功能讲明101_启动M0.5启动按钮202_复位M0.7复位按钮303_停止M0.6停止按钮404_绿灯Q1.3绿灯亮505_黄灯Q1.4黄灯闪亮606_红灯Q1.2红灯亮707_报警M9.0报警提示808_离散报警MW12报警910_金属VW100金属料在料槽数量1011_白料VW200白料料在料槽数量1112_黑料VW400黑料料在料槽数量1213_总金属VW0分拣到金属的总数量1314_总白料VW2分拣到白料的总数量1415_总黑料VW4分拣到黑料的总数量1516_金属测M5.0寄存器1617_白料测M5.1寄存器1718_黑料测M5.3寄存器1820_上料I0.3检测到有物料1921_到料I0.4物料到位2022_入料I2.1入料分拣2123_基准I1.4基准位信号2224_手基准显M5.5寄存器2325_物料伸出I0.5把物料推到位2430a_手上VW402手抓到物料提升2530b_手上显M2.6手抓到物料提升显示2631a_手收VW404有物料，手臂缩回2731b_手收显M2.7有物料，手臂缩回显示2832a_手送VW406有物料，机械手转到入料地点2932b_手送显M3.0有物料，机械手转到入料显示3033a_手伸出VW408有物料，手臂伸出3133b_手伸出显M3.1有物料，手臂伸出显示3234a_手下VW410有物料，手爪下降3334b_手下显M3.2手爪下降显示3435a_手回VW412机械手回到基准位置3535b_手回显M20.0机械手回到基准位置显示3636a_手回伸出VW414手臂伸出爪料3736b_手回伸出显M2.3手臂伸出爪料显示3837a_手回下VW416手爪下降爪料3937b_手回下显M2.4手爪下降爪料显示4038a_送料VW418皮带输送4138b_送料显M4.3皮带输送显示4240_自动M21.0自动模式4341_手动M21.1手动模式3.2.3自动操纵界面在这界面中的功能要紧是登录进入监控程序和对分拣系统进行操纵包括：系统启动，复位，停止。指示灯显出系统正在运行的状态。图3.7自动操纵界面自动操纵界面也是第一个界面，当进入监控系统时就进入了自动操纵界面，此界面包括：1）日期时刻域：能够通过触摸屏来输入现场时刻，还有一个重要的功能是在发生事故或数据统计时我们能够看到具体发事件的准确时刻。图3.8日期时刻设置模式选择“输入/输出”，在这模式我们和已更改系统运行时刻。过程选择“显示系统时刻”。格式选“显示日期”和“显示时刻”。2）操纵按钮：操纵按钮有：启动按钮，复位按钮，停止按钮。3）指示灯：包括绿灯，黄灯，红灯。系统运行时绿灯就亮，5）用户治理：用户治理功能能够定义特定的用户具有特定的授权，和特定的访问权限，并在一定范围内建立用户组和用户，任何希望使用HMI设备的人员都需要通过用户名和口令进行登录。登录按钮，注销按钮。用户要在画面上操作先要登录到系统。在用户治理中，治理用户和用户组以便在运行时操纵对数据和函数的访问。用户治理分为用户的治理和用户组的治理用户治理创建如下：（1）运行系统用户治理项下双击“组”，打开组编辑器。在“名称”下创建两个组：工程师和操作员。操作员的组权限选“监视”；工程师的组权限选“操作”，“治理”和“监视”。图3.9用户治理“组”设置（2）打开“用户”，打开用户编辑器。在名称列下添加用户（注意：只输紧字符和数字），添加三个用户：“Sulaoshi”,“FanMingKe”“RuanMingGuang”。Sulaoshi和FanMingKe用户设定在“工程师”组，RuanMingGuang用户设定在“操作员”组。三个用户都设置密码是：123456。图3.10用户治理“用户”设置3.2.4监控界面监控界面。在监控界面能够进行自动运行监控或者手动运行监控。图3.11监控界面监控界面具有：1）机械手：跟踪实际机械手的运行，整个过程有8个机械手模块组成，每一步只有一个机械手能显示出来，利用水平移动，对角移动，垂直移动和可见性的功能来实现机械手完成抓取工件，提升，下降会转送的一系列复查动作等，下面我介绍机械手差不多抓到工件正在向右边移动到分拣入料位置，设计如下：图3.12机械手运行设计2）料槽物料数量显示图3.13料槽数量显示图3.14物料统计棒图设计设定值为0到10，表示料槽能存放最多10个物料。3）I/O域：用来显示当前料槽里面的物料数量。I/O域的设置如下：图3.15I/O域设置4）指示灯：除了绿，黄，红灯外画面还设置了一些灯，它们的功能是报出当前状态，如：检测到金属物料，系统正在运行在自动模式等。3.2.5报警界面图3.16报警界面1）模拟量报警模拟量报警指的是连续变化的变量，模拟量报警由其对应报警模拟变量的值超出或低于其设置上限或下限而生产。在WinCCFlexible中组态模拟量报警，用于监视PLC中某一个特定的变量是否超出限制值。模拟量报警设置了三个变量表示料槽里面的金属物料，白色物料和黑色物料。每种物料在料槽里面超过7个系统就发出报警信息。图3.17模拟量报警设置2）离散量报警离散量意义上指的是不连续变化的变量，在这是数字开关量，即只有两种状态，对应于二进制中的0或1。离散量报警其是由对应的报警变量产生状态变化而生产。在WinCCFlexible中组态离散量报警，用于监视PLC中某一个特定位的状态变化。离散量报警设置了两个变量表示上料机构没有物料和物料在入料口被卡主时系统就发出报警信息。图3.18离散量报警设置3.2.6数据统计界面图3.19数据统计界面数据统计界面要紧表示系统运行时检测和分类了多少个工件，设计了一个趋势视图和三种物料在料槽里面的数量和他们的总数量。趋势视图设置如下：图3.20趋势视图设置3.3程序仿真下载和调试3.3.1程序仿真点击程序工具栏上的仿真按钮：图3.21仿真按钮系统出现两个画面：（1）变量列表，在这我们能够进行对变量的给定和修改值。图3.22运行模拟器（2）设计画面图3.23模拟运行界面3.3.2程序下载以设计好的组态程序能够传输到HMI设备，下载过程如下：第一步：把HMI设备与电脑连接好，检查通信通道。在HMI设备中要设置它系统运行在传输方式。第二步：点击下载按钮如图3.20所示图3.24下载按钮第三步：我们选择下载方式，WinCCFlexible提供了三种传输，用以太网传输，RS232/PPI传输，USB/PPI传输。一下是三种电脑与触摸屏的传输方式。以太网传输方式：图3.25用以太网传输RS232/PPI传输方式图3.26用RS232/PPI传输USB/PPI传输方式：图3.27用USB/PPI传输选择上面的一个下载方式然后点击“转送”按钮，下载完毕以后HMI设备会自动转到监控程序界面。3.3.3程序调试1）使用模拟器测试项目模拟器同意直接在组态计算机上对项目进行模拟。可模拟所有可组态HMI设备的项目。模拟程序是一个独立的工具，随WinCCflexible一起安装。模拟器同意您通过设置变量和区域指针的值来测试组态的响应。变量值可通过仿真表格进行仿真，或者能够通过与实际PLC的系统通讯进行仿真。2）依照实际运行我调试在实际运行中，HMI设备能和PLC连接，PLC运行时，MHI设备会读出PLC的一些数据和状态因此我们在系统运行中能够把监控程序和分拣系统进行对证。特不在物料输送监控时，物料画面的动画会与实际运行不一样，我们要在监控程序里面尽心修改。通过调试监控程序能够稳定，准确的运行，能实时的监控分拣程序，各种按钮都发起功能。3.3.3程序设计过程中出现的问题从开始到程序能运行我遇到拉许多问题，从安装软件到通信，链接下载等1）安装winccflexible2008时总出现请重启WINDOWS解决方法：有两个方法（1）打开注册表，在注册表内“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\SessionManager\”中删除注册表值“PendingFileRenameOperations”，不要重新启动，接着安装软件。（2）VBS脚本法打开一个.txt文件，输入以下程序SetWshShell=Wscript.CreateObject("Wscript.Shell")WshShell.RegDelete"HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\PendingFileRenameOperations"SetWshShell=Nothing然后改那个文件成.vbs文件，运行一下就能够了。2）用模拟串行下载程序时不能进行同步要在电脑的接口设置设定波特率是115200，下载时在WinCCFlexible程序波特率设定是57600。3）在触摸屏运行监控程序与PLC连接时，I/0域不显示数据，只显示“###”那个问题应该是PLC与HMI设备进行通信时出现了错误，经常是HMI设备设置了要读PLC里面的寄存器不存在，我们要认真看一下监控程序的变量，是否设置了寄存器在PLC中是没有的。3.4本章小结本章介绍了监控程序设计的实现过程，设计画面从简单的操纵到复查的监控，也进行了系统仿真和调试并在实际运行得到了期望的结果。