物料分揀畢業(yè)設(shè)計_說明

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1、 . . . 目 錄 摘 要- 3 - 引 言- 4 - 第1章 分檢系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與電路分析- 5 - 1.1 物料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)- 5 - 1.2 PLC系統(tǒng)- 6 - 1.3 傳感器機(jī)構(gòu)- 6 - 1.4 三菱E540變頻器- 8 - 第2章 控制軟件設(shè)計- 10 - 2.1 物料分揀系統(tǒng)工作過程分析- 10 - 2.2 物料分揀系統(tǒng)I/O分配表- 10 - 2.4 物料分揀系統(tǒng)控制流程圖- 14 - 2.5 物料分揀系統(tǒng)梯形圖- 14 - 2.6 端子布線圖- 17 - 2.7 程序下載與調(diào)試

2、- 18 - 第3章 MCGS組態(tài)監(jiān)控畫面與參數(shù)設(shè)置- 20 - 3.1 組態(tài)技術(shù)概述- 20 - 3.2 組態(tài)控制技術(shù)相對于傳統(tǒng)計算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)點- 21 - 3.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計- 21 - 3.4 組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定- 22 - 結(jié)束語- 27 - 致 - 28 - 參 考 文 獻(xiàn)- 29 - 摘 要 自動分揀控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會各行各業(yè)，如：物流配送中心、郵局、采礦、港口、碼頭、倉庫……該控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提高企事業(yè)單位該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。 本文作者通過查閱大量資料，對自動分揀系統(tǒng)與其相關(guān)的技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢

3、作了一個比較全面的總結(jié)。在熟悉了自動分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求以三菱PLC為控制核心，Mcgs組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，設(shè)計出物料分揀控制系統(tǒng)。該物料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制的特點,對不同的分揀對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。 關(guān)鍵詞：物料分揀 組態(tài)監(jiān)控 引 言 自動分揀是指貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示信息的控制裝置、計算

4、機(jī)網(wǎng)絡(luò)、搬運(yùn)裝置、分支裝置（負(fù)責(zé)把到達(dá)分揀位置的貨物按運(yùn)到別處的裝置）、緩沖站（在分揀位置臨時存放貨物的裝置）等構(gòu)成。 除了使用終端的鍵盤、鼠標(biāo)或者其它方式向控制裝置輸入分揀指示信息的作業(yè)外，由于全部采用自動控制作業(yè)，因此它的分揀能力、分揀數(shù)量同人為分揀相比都比較大，效率也得到了進(jìn)一步突破。 自動分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系統(tǒng)大多能分揀幾十到幾百個種類的物品，分揀能力達(dá)到每小時萬件以上。國外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進(jìn)給臺、信號盤、分揀機(jī)、分揀信息識別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和計算機(jī)管理系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍的各種運(yùn)輸和裝卸機(jī)械，組成一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。自動分揀大

5、部分與自動化立體倉庫連接起來，配合自動引導(dǎo)車（AGV）、托鏈小車等其它復(fù)雜的系統(tǒng)，分揀系統(tǒng)在總體布置上，可以說千變?nèi)f化。 自動分揀機(jī)最先在郵政部門開始應(yīng)用，大量的信件和郵包要在極端的時間正確分揀，非憑借高度自動化的分揀措施不可。此后，運(yùn)輸企業(yè)、配送中心、通訊出版部門、煙草部門、出版行業(yè)、食品化工、造紙業(yè)、化工業(yè)、機(jī)械制造以與各類工業(yè)企業(yè)亦相繼應(yīng)用。近二十年來,特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展,商品趨勢趨于"短小輕薄"，流通趨于小批量多品種和準(zhǔn)時制（JUST-IN-TIME，簡稱JIT)。分揀作業(yè)已成為一項重要的工作環(huán)節(jié)，分揀系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)日趨普遍。我國目前多數(shù)配送中心和物流企業(yè)都是人工分

6、揀。顯然，隨著分揀量的增加、分送點的增多、配貨響應(yīng)時間的縮短和服務(wù)質(zhì)量的提高，單憑人工分揀將無法滿足大規(guī)模配送的要求，所以這一環(huán)節(jié)亟待提高。而國外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進(jìn)行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點多、差錯率極低、效率高和基本上全自動操作的優(yōu)勢。自動分揀系統(tǒng)成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標(biāo)志之一。 第1章 分檢系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與電路分析 1.1 物料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu) 1、 操作面板（包括計算機(jī)） 2、 單向感應(yīng)電動機(jī)（單向感應(yīng)電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行) 3、 三菱PLC，三菱變頻器 4、 置電源（可以將220交流電

7、轉(zhuǎn)換成24伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以與轉(zhuǎn)接板上的各個指示燈，同時也為單向感應(yīng)電動機(jī)提供穩(wěn)定的220伏電壓） 5、 傳送帶（用于運(yùn)輸物料的裝置） 6、 擋板（防止物料被推出的裝置） 7、 放料庫（是一個材料自動出庫的裝置，由電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，從而給整條線下料） 8、 先導(dǎo)式電磁換向閥（用于控制閥門的換向） 9、 氣缸回位限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)） 10、 氣缸動作限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)） 11、 電容傳感器 （檢測非金屬） 12、 電感傳感器 （檢測金屬） 13、 光電傳感器 （檢測有無物料） 14、 導(dǎo)料軌道（主要作用是當(dāng)傳送帶

8、送出第一個材料時導(dǎo)出第二個材料） 15、 推料缸（利用氣動原理將物料推出的裝置） 16、 機(jī)械臂（用于夾取物料，放入下料口） 17、 指示燈（用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我們進(jìn)一步控制） 1.2 PLC系統(tǒng) 1. 型號 FX2N 2. 特點 a.可靠性高（可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性） b.操作性高（包括操作，編程和維修三個方面） C.靈活性好（包括編程，擴(kuò)展和維修三個方面） D.可實現(xiàn)機(jī)電一體化（為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠， 向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效益，對過程控制設(shè)備

9、和裝置提出了機(jī)電一體化）。 3. 性能 可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破髋c其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計。 4. 外部設(shè)施包括a.中央處理器 （可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控 制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)部各部分的工作任務(wù)等）； b.存儲器 （存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以與運(yùn)算

10、數(shù)據(jù)的單元 ；c.輸入輸出接口 （輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分）；d.電源 （可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以與為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池）e.編程器（PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送人PLC的用戶程序存儲器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種類型。(1)簡易編程器(2)圖形編程器(3)通用計算機(jī)編程） 1.3 傳感器機(jī)構(gòu) 1.3.1 光電傳感器 1）原理 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助

11、光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。 2）特點 光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光（紅外、可見與紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 1.3.2 電容傳感器 1）.原理 從能量轉(zhuǎn)換的角度而言，電容變換器為無源變換器，需要將所測的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與長度有著密切聯(lián)系的量；這些量又都是通過長度或者長度比值進(jìn)行測量的量，而其測

12、量方法的相互關(guān)系也很密切。 2）.特點 a.測量圍大; b.靈敏度高; c.動態(tài)響應(yīng)快; d.穩(wěn)定性好. 1.3.3 電感傳感器 1).原理 電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。 2).特點 ①無活動觸點、可靠度高、壽命長；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性好；⑤測量圍寬（測量圍大時分辨率低）；⑥無輸入時有零位輸出電壓，引

13、起測量誤差；⑦對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；⑧不適用于高頻動態(tài)測量。 1.3.4 磁性開關(guān) 1）.原理 　 磁性開關(guān)意思就是通過磁鐵來感應(yīng)的，這個“磁”就是磁鐵，磁鐵也有好幾種，市場上面常用的磁鐵有橡膠磁、永磁鐵氧體、燒結(jié)釹鐵硼等。開關(guān)就是干簧管了。干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點的無源電子開關(guān)元件，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小便于控制等優(yōu)點，其外殼一般是一密封玻璃管，管，中裝有兩個鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的簧片是分開的。當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在磁力線的作用下，管的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，

14、使結(jié)點所接的電路連通。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。 2）.特點 a.有PP、PVDF材質(zhì)可適用于強(qiáng)酸堿場所；SUS 304/316金屬材質(zhì)適用于高溫高壓桶槽。 　　 b.接線盒規(guī)格最齊全，有塑料、鋁合金、不銹鋼防爆型，防護(hù)等級IP-65以上。 　　 c.接點容量50W/250VAC SPST或 30W/200VDC SPDT。 　　 d.接續(xù)法蘭有JIS、DIN、ANSI規(guī)格；牙口有 NPT、PF、BSP等規(guī)格。 　　 e.可做多點控制、安裝容易、節(jié)省成本。 1.4 三菱E540變頻器 1).原理 變頻器是利用電力半導(dǎo)

15、體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。 2).性能分析 三菱變頻器E500系列小型、高性能　FR－E500 （FR－PA02－02簡易型面板須另外購買） 1．功率圍：0.4～7.5KW（三相380V，F(xiàn)R－E540系列） 0.4～7.5KW（三相220V，F(xiàn)R－E520系列）0.4～2.2KW（單相220V，F(xiàn)R－E520系列） 2.用磁通矢量控制，實現(xiàn)1Hz運(yùn)行150%轉(zhuǎn)矩輸出。 3． ID，15段速度等功能選擇。 4.置RWM，實現(xiàn)更低噪音運(yùn)行。 5．置RS485通信口

16、。 6．柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運(yùn)行。 7．可選擇FR－PA02－02簡易型面板或FR－PU04－CH型LCD顯示面板。0.4-7.5KW（3相380V，F(xiàn)R-E540系列）、0.1-7.5KW（3相220V，F(xiàn)R-E520系列）、0.4-2.2KW（單相220V，F(xiàn)R-E520S系列）。功率圍：0.4-7.5KW（3相380V，F(xiàn)R-E540系列）0.1-7.5KW（3相220V，F(xiàn)R-E520系列）0.4-2.2KW（單相220V，F(xiàn)R-E520S系列）采用磁通矢量控制，實現(xiàn)1HZ運(yùn)行150%轉(zhuǎn)矩輸出。PID，15段速度等多功能選擇。置RS-485通信口。柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運(yùn)行?？蛇x

17、擇FR-PA02-02簡易型面板或FR-PU04 LCD顯示面板。三菱電機(jī)將滑差補(bǔ)償結(jié)合到通用磁通矢量控制，實現(xiàn)了1Hz時150%的轉(zhuǎn)矩輸出。即使在使用離線自動調(diào)整功能后的電機(jī)特性參數(shù)發(fā)生一些變化，仍能通過通用磁通矢量控制控制運(yùn)行。 第2章 控制軟件設(shè)計 2.1 物料分揀系統(tǒng)工作過程分析 （1）接通電源，按下啟動開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入啟動狀態(tài)。轉(zhuǎn)盤開始轉(zhuǎn)動，流水線開始下料 （2）系統(tǒng)啟動后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測到料庫里有材料時，機(jī)械臂去提取材料，將材料放入下料口，下料口傳感器檢測到有物料后，電機(jī)帶動傳送帶運(yùn)動。物料開始在傳送帶上運(yùn)行，如

18、果下料傳感器沒有感應(yīng)到材料，傳送帶不運(yùn)行。 （3）當(dāng)電感傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時，推料缸1將物料推入導(dǎo)料軌道1中。 （4）當(dāng)光電傳感器檢測傳感器檢測到材料為白色時，顏色出料氣缸動作將被檢測到的物料推入導(dǎo)料軌道2中。 （5）當(dāng)電容傳感器檢測到非金屬材料時，非金屬氣缸動作將待測物體推入導(dǎo)料軌道3中。 （6）當(dāng)料庫無材料時，傳送帶須繼續(xù)運(yùn)行一個行程后自動停機(jī)。由光電傳感器判斷有無材料，沒有材料時系統(tǒng)直接進(jìn)入一個循環(huán)周期，周期時間到的時候系統(tǒng)停止運(yùn)行。當(dāng)有材料時，程序判斷YV5是否復(fù)位，當(dāng)它沒有復(fù)位時傳輸帶不運(yùn)行，復(fù)位時，傳輸帶自動運(yùn)行且氣缸自動將材料打出，并每隔一定時間打一次。在

19、氣缸將材料送至傳送帶的過程中，傳送帶運(yùn)行停止，當(dāng)氣缸復(fù)位時傳送帶正常運(yùn)行。材料隨著傳送帶的運(yùn)行而前進(jìn)，遇到傳感器相對應(yīng)的傳感器時，傳感器給PLC發(fā)出信號，同時PLC給對應(yīng)的氣閥發(fā)出信號，于是同組的氣缸開始動作打出材料。如果氣缸沒有復(fù)位則傳送帶就停止運(yùn)行。這就是整個程序的流程。 2.2 物料分揀系統(tǒng)I/O分配表 根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的工作過程由可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號12個，均為開關(guān)量。輸出信號有5個，其中一個控制電動機(jī)，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。 根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(yīng)功能，列表如下： 輸 入 地 址 輸 出 地 址 序號 地址 備注 序號 地址 備注

20、 1 X0 啟動 1 Y0 驅(qū)動手臂右轉(zhuǎn) 2 X1 停止 2 Y1 3 X2 氣動手爪傳感器 3 Y2 驅(qū)動手臂左轉(zhuǎn) 4 X3 旋轉(zhuǎn)左限位傳感器 4 Y3 驅(qū)動轉(zhuǎn)盤電機(jī) 5 X4 旋轉(zhuǎn)右限位傳感器 5 Y4 驅(qū)動手爪抓緊 6 X5 氣動手臂伸出傳感器 6 Y5 驅(qū)動手爪松開 7 X6 氣動手臂縮回傳感器 7 Y6 驅(qū)動提升氣缸下降 8 X7 手爪提升限位傳感器 8 Y7 驅(qū)動提升氣缸上升 9 X10 手爪下降限位傳感器 9 Y10 驅(qū)動臂氣缸伸出 10 X11 物料檢測傳感器 1

21、0 Y11 驅(qū)動臂氣缸縮回 11 X12 推料一伸出限位傳感器 11 Y12 驅(qū)動推料一伸出 12 X13 推料一縮回限位傳感器 12 Y13 驅(qū)動推料二伸出 13 X14 推料二伸出限位傳感器 13 Y14 驅(qū)動推料三伸出 14 X15 推料二縮回限位傳感器 14 Y15 驅(qū)動報警 15 X16 推料三伸出限位傳感器 15 Y16 停止指示紅燈 16 X17 推料三縮回限位傳感器 16 Y17 運(yùn)行指示綠燈 17 X20 啟動推料一傳感器 17 Y20 電機(jī)正轉(zhuǎn)中速 18 X21 啟動推料二傳感器

22、 18 Y21 電機(jī)反轉(zhuǎn)低速 19 X22 啟動推料三傳感器 20 X23 啟動傳送帶傳感器 21 X24 急停 22 X25 復(fù)位開關(guān) 23 X27 初始化狀態(tài) 表1：物料分揀系統(tǒng)的I/O列表 2.3 物料分揀系統(tǒng)I/O分配圖 圖1：I/O分配圖 根據(jù)PLC選型的要求，在實際統(tǒng)計的輸入/輸出點數(shù)的基礎(chǔ)上需有15%---20% 的備用量，因此選擇三菱FX2N—32MR的PLC作為主機(jī)，它可以滿足本系統(tǒng)的需求，且還有一定的剩余I/O以備將來的擴(kuò)展。 2.4 物料分揀系統(tǒng)控制流

23、程圖 由分揀系統(tǒng)的分揀要求畫出控制系統(tǒng)的程序流程圖如下圖： 沒有復(fù)位則傳送帶就停止運(yùn)行。這就是整個程序的流程。圖2 2.5 物料分揀系統(tǒng)梯形圖 根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計出梯形圖，梯形圖的部分程序如下： 圖3 物料分揀系統(tǒng)的部分梯形圖 2.6 端子布線圖 圖4：端子布線圖 2.7 程序下載與調(diào)試 1.程序下載 當(dāng)程序設(shè)計好之后必須下載到PLC中才可以運(yùn)行系統(tǒng)，下載時使用的是三菱PLC專用的編程電纜SC—09。這根電纜的一端是接電腦的RS232串口，一端接在PLC的RS422通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后，打開GX De

24、veloper Version7軟件，進(jìn)入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換文件，然后選擇菜單欄里的“在線”選擇“寫入”，便可以下載程序到PLC中。如下圖所示： 2.硬件調(diào)試 在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好之后，開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。這個過程便于我們發(fā)現(xiàn)問題與不足。通上電源，觀察指示燈，一切正常之后開始加材料。通過運(yùn)行，在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。從兩個方面解決這個問題，首先調(diào)低氣缸的氣壓，但氣壓波動較大，仍然無法解決問題；從另一個方面入手在出槽口的一端加上擋板，通過試驗，大部分材料可以正常步入傳送帶。此問題順利得到解決。材料隨傳輸帶傳送到傳感器時，傳感器并不能感應(yīng)到材料，說明傳感器與物體的距離

25、不適合。通過多次調(diào)試找到了適合的位置，即傳感器的底部與傳送帶的距離。電感傳感器與傳送帶最合適距離為28CM，顏色傳感器最合適距離為30CM，電容傳感器與傳送帶最佳距離為25CM。傳感器對應(yīng)的各個氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定在2.5Mp, 然后逐個調(diào)試氣閥的進(jìn)氣開關(guān)，使氣缸的氣量保留在合適適中的位置。 3.軟件調(diào)試 將編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，并下載到PLC當(dāng)中，剛編譯好的程序難免會有錯誤或者缺陷，為了消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能做出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測

26、試，既不講PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并排除之。 第3章 MCGS組態(tài)監(jiān)控畫面與參數(shù)設(shè)置 3.1 組態(tài)技術(shù)概述 組態(tài)控制技術(shù)是一種計算機(jī)控制技術(shù)。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計算機(jī)測控系統(tǒng)與一般計算機(jī)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們都是由被控對象、傳感器、I/O接口、計算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成。 現(xiàn)場 參數(shù) I/O 接口 現(xiàn)場設(shè)備 執(zhí)行器 傳感器 被控對象 I/O 接口 計算機(jī) 顯示器 鍵盤 傳感器的作用是可以把被控對象的各種參數(shù)進(jìn)行檢測，然后將

27、參數(shù)顯示于計算機(jī)的顯示器上。并根據(jù)參數(shù)實際值與設(shè)定值的偏差，按照一定的控制算法發(fā)出控制命令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，從而完成任務(wù)。 I/O接口負(fù)責(zé)溝通傳感器、執(zhí)行器，它是計算機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。部有將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量D/A轉(zhuǎn)換器、模擬量轉(zhuǎn)換數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器、對開關(guān)量進(jìn)行隔離的光電隔離器等。 執(zhí)行器由一些機(jī)械設(shè)備組成，如：電機(jī)、電源、管道、氣閥、集成電路等組成。 3.2 組態(tài)控制技術(shù)相對于傳統(tǒng)計算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)點 組態(tài)的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的

28、不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。 組態(tài)（Configuration）的意思就是模塊的任意組合。簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過程。 在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用

29、BASIC,C,FORTRAN等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。 這樣系統(tǒng)設(shè)計人員就可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法上，設(shè)計出合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選者合適的控制算法等這些提高控制品質(zhì)的關(guān)鍵問題上。一方面，從管理的角度講，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與Windows一致的圖形化操作界面,非常便于生產(chǎn)的組織與管理。 一般來說，只要采用IPC（工業(yè)控制計算機(jī)），選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術(shù)的。世界上有許多自動化

30、設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的DSC（集散式控制系統(tǒng)）計算機(jī)系統(tǒng)。如：中國的研華公司、時利和公司、德國的西門子公司、日本三菱等等。 與上面系統(tǒng)專用組態(tài)軟件相對的是通用組態(tài)軟件，常用的國產(chǎn)通用組態(tài)軟件有微控可視組態(tài)、MCGS、King view(組態(tài)王)等等。 3.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計 打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個軟件，進(jìn)入它的主界面。設(shè)計出監(jiān)控的畫面如（圖5）： 圖5 物料分揀系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面 3.4 組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定 首先對畫面上的按鈕進(jìn)行動畫連接設(shè)置。例如：單擊畫面上的材料庫指示燈，在表達(dá)式里設(shè)置SN=1，閃爍實現(xiàn)方式與閃爍速度的設(shè)置如（

31、圖6）： 圖6 動態(tài)組態(tài)屬性設(shè)置 對于其它的指示燈設(shè)置方法也如材料庫指示燈，但表達(dá)式必須對應(yīng)各自的變量參數(shù)。當(dāng)其它指示燈的對應(yīng)變量設(shè)置完成之后。對組態(tài)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，打開設(shè)備窗口分別添加如下兩個設(shè)備：通用串口父設(shè)備和FX系列編程口。 圖 7 設(shè)備的添加 雙擊通用串口父設(shè)備彈出通用串口父設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如下設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點擊檢查，無誤后點確定。 圖 8 通用串口設(shè)備屬性編輯 再對FX系列編程口進(jìn)行設(shè)置，雙擊FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如表2和圖16設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點擊檢查，無誤后點確定。 對應(yīng)數(shù)據(jù)對象 通

32、道類型 SN 只讀X0000 SA 只讀X0001 SB 只讀X0002 SC 只讀X0003 SFW2 只讀X0004 SFW3 只讀X0005 SFW4 只讀X0006 SFW5 只讀X0007 SBW2 只讀X0010 SBW3 只讀X0011 SBW3 只讀X0012 SBW4 只讀X0013 SBW5 只讀X0014 YV2 讀寫Y0000 YV3 讀寫Y0001 YV4 讀寫Y0002 YV5 讀寫Y0003 M 讀寫Y0004 表3 通道連接的設(shè)置 圖9 設(shè)備屬性 3.5 組態(tài)監(jiān)控功

33、能概述和調(diào)試 1.功能概述 通過對組態(tài)的畫面與通訊參數(shù)的設(shè)置之后就可以對物料分揀進(jìn)行監(jiān)控了。當(dāng)材料庫里有材料時，材料庫指示燈開始閃爍。同時傳送帶的指示燈也閃爍，表明傳送帶在工作。SA、SB、SC分別為鐵塊、顏色、鋁塊的指示燈，當(dāng)物料分揀系統(tǒng)感應(yīng)到對應(yīng)的材料時指示燈開始指示。SBW2、SBW3、SBW4、SBW5的指示燈在汽缸動作時熄滅，當(dāng)汽缸復(fù)位時燈變亮。YV2、YV3、YV4、YV5為氣閥的指示燈，當(dāng)氣閥動作時對應(yīng)的指示燈變亮。 2.組態(tài)調(diào)試 通訊測試，設(shè)備調(diào)試主要是針對MCGS驅(qū)動使用過程中無常通訊的情況，通過串口調(diào)試工具和串口監(jiān)聽軟件來調(diào)試設(shè)備與MCGS的通訊，最終準(zhǔn)確判斷問題

34、所在，并進(jìn)一步解決問題。由于大多數(shù)驅(qū)動使用過程中出現(xiàn)的問題都是出現(xiàn)在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中，此時 ，驅(qū)動開發(fā)人員一般不可能直接到現(xiàn)場處理，二設(shè)備調(diào)試就顯得尤為重要：1.確認(rèn)上位PC機(jī)硬件串口正常；2.確認(rèn)下位機(jī)設(shè)備與硬件無問題；3.確認(rèn)上位MCGS與設(shè)備串口通訊設(shè)置正常；4.確認(rèn)上位機(jī)與下位機(jī)根據(jù)協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)正確；5.如果還有問題，監(jiān)聽并截獲數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)交MCGS驅(qū)動組處理。 結(jié)束語 綜全文所述，本文對PLC與組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細(xì)的介紹，根據(jù)物料分揀的實際需求采用PLC設(shè)計出了物料分揀系統(tǒng)，并使用

35、組態(tài)作為監(jiān)控軟件具有很高的實用價值。現(xiàn)對全文做出如下總結(jié)： 一、設(shè)計物料分揀系統(tǒng)之前，閱讀了大量的資料和文獻(xiàn)，不但了解了自動分揀系統(tǒng)發(fā)展的歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用背景。還學(xué)習(xí)了氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)、與用組態(tài)軟件實現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控的知識。 二、用組態(tài)技術(shù)實現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。 三、完成了物料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計工作。并且基于該平臺完成了控制系統(tǒng)的軟件。通過實驗測試了物料分揀系統(tǒng)硬件和軟件。 致 本論文是在老師的悉心指導(dǎo)和精心培養(yǎng)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、縝密的思維方式、踏實的

36、工作作風(fēng)和對事業(yè)的執(zhí)著，以與對我的諄諄教誨都給我留下了深刻的印象，并使我終身受益。謹(jǐn)此對季老師表達(dá)衷心的感和崇高的敬意。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 袁秀英。組態(tài)控制技術(shù)，：電子工業(yè)。2003.8。 [2] 萬忠、周淵深?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)，：化學(xué)工業(yè)。2001.4。 [3] 使用手冊——三菱系列微型可編程控制器。1999.11。 [4] 常斗南?？删幊炭刂破?，：機(jī)械工業(yè)。1998.7。 [5] TVT-99系列教學(xué)實物模型使用說明書。1999.11。 [

37、6] 靜音空氣壓縮機(jī)使用說明書。2007.11。 [7] 永平。液壓與氣動技術(shù)基礎(chǔ)，：化學(xué)工業(yè)。2001.4。 [8] 福學(xué)。2004/2005傳感器與執(zhí)行器大全——傳感器?變送器?執(zhí)行器—— 年卷 ：機(jī)械工業(yè)。2005.12 [9] 郝蕓。傳感器原理與應(yīng)用，：電子工業(yè)。2000.5。 [10] 吳叢，蒲鐘佑。液壓與氣動，：理工大學(xué)。1994.12。 [11] 吳志強(qiáng) 魯曉春。物流設(shè)施與設(shè)備，：清華大學(xué)﹒交通大學(xué)。2005。 [12] SWOD5C—FXTRN—BEG—C用戶手冊,2003.3。 [13] 柳貴國。檢測技術(shù)與應(yīng)用，：電子工業(yè)。2006.6。 [14] 王艷秋。

38、電機(jī)與電力拖動，：化學(xué)工業(yè)。2005.8。 指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師 （蓋章） 年 月 日 答 辯 小 組 意 見 答辯記錄 提問問題： 評 語： 成 績 評 定： 主答辯教師 答辯教師 年 月 日 - 29 - / 29