1、基于人机界面的物料自动分拣装置的 PLC 控制系统设计题目：姓名 学号专业 机电一体化技术 年级 2012 级 指导教师完成时间 2014 年 11 月 11 日摘 要物料自动分拣装置广泛应用于社会各行各业，如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库?该装置的应用可以大大提高事业单位在该环节的生产效率。该装置主要使用 PLC 控制，PLC 控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。本
2、文主要讲述在物料自动分拣系统中基于人机界面的 PLC 应用，利用可编程控制器( PLC),设计成本低、效率高的物料自动分拣装置。以西门子 S7-200PLC 为主控制器 ,WinCC flexible 组态软件为监控软件，结合气动装置和传感器技术。现场控制物料的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象 ,稍加修改本系统即可实现要求。 关键词: 可编程控制器，气动装置，传感器，WinCC flexible组态软件 AbstractAutomatic material sorting device widely applied in all walks of
3、 life,such as: logistics distribution center, post office, mining, port, dock,warehouse The application of the device can greatly improve theinstitutions in the aspect of the production efficiency. The device is mainly the use of PLC control, the PLC control is the most commonly used industrial auto
4、mation control method, which combines the traditional relay control technology, computer technology and communication technology integration, designed specifically for industrial control, strong functions, universal and flexible, high reliability and environmental adaptability, simple programming, s
5、mall volume, convenient and light weight, low power consumption, a series of advantages to use, so the application in industry more and more widely.This paper is mainly about PLC application based on human machine interface in the automatic sorting system, the use of programmable logic controller (P
6、LC), automatic material sorting device design of low cost and high efficiency. Taking SIEMENS S7-200PLC as the main controller, the WinCC flexible configuration software for monitoring software, combined with pneumatic deviceand sensor technology. Automatic sorting field control material. The system
7、 has a high degree of automation, stable operation, high precision, easy to control the characteristics of different sorting object, slightly modified the system requirements can be achieved.Keywords: programmable controller, a pneumatic device, sensor,WinCC flexible configuration software目 录第一章 绪论?
8、 1第一节 物料自动分拣的意义? 1第二节 设计任务要求? 1一、功能要求 ? 1二、设计要求 ? 2第三节 设计任务分析? 2第二章 物料自动分拣装置结构及总体设计方案? 3第一节 物料自动分拣装置总体结构? 3一、总体结构示意图 ? 3二、上料机构 ? 3三、分拣装置 ? 4第二节 设计方案? 5一、上料机构 ? 5二、分拣装置 ? 5第三章 控制系统的硬件设计? 6第一节 基本结构? 6第二节 主要组成部件? 6一、PLC 的型号选择? 6二、电动机及变频器的选取和工作原理 ? 7三、气动元件的选取及工作原理? 10第四章 控制系统的软件设计? 15第一节 I/O 分配表 ? 15第二节
9、 PLC 硬件接线图? 17第三节 软件控制流程图? 18第四节 顺序控制功能图? 19第五节 PLC 的控制程序? 19一、开机清零与工作模式的选择 ? 19二、启动、自动/ 单循环、预停的程序? 20三、急停的程序 ? 20四、警示灯的程序 ? 21五、计数的程序 ? 22第五章 人机界面的设计? 23 I第一节 组态控制界面的设计? 23第二节 组态控制参数及通信参数的设置? 23一、连接的建立 ? 23二、变量的生成 ? 24三、按钮置位的设置 ? 24四、按钮复位的设置 ? 24五、系统输出部分的组态监控? 25第三节 组态监控功能概述? 26第四节 物料自动分拣系统的调试? 26第
10、六章 系统成本的估算? 27第一节 系统所使用的元件? 27第二节 系统的总开支? 27 结束语 ? 28 致谢 ? 29 参考文献 ? 30II第一章 绪 论第一节 物料自动分拣的意义分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。随着
11、社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用 PLC 技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。物料分拣采用可编程控制器 PLC 进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。 其设计采用标准化、模块化的组装，具有
12、系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。PLC 控制分拣装置涵盖了 PLC 技术、气动技术、传感器技术、组态控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。应用 PLC 技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。第二节 设计任务要求一、 功能要求该控制系统应能使物料分拣具有自动循环、单循环、单动作三种工作方式，且能使各种工作方式不相互发生冲突；应能完成铁料、铝料、不同颜色的塑料分拣至不同料槽的控制要求；应具有启动、
13、预停、急停和计数功能；应具有短路保护、过载保护、失压 1保护等功能。二、 设计要求应确定具体的控制过程、控制系统的总体及软件设计；确定 PLC 的型号规格；确定 PLC 各 I/O 元件；设计气动系统控制原理图；确定各气动元件；设计电动机及变频器的主电路及控制电路原理图；确定变频器型号及各电气元件；设计物料分拣系统的单动作手动程序、单循环程序、自动循环程序，故障报警和信号显示程序；利用组态的人机界面控制；上机调试程序；进行成本估算。第三节 设计任务分析分拣的物料都是圆柱形规则工件，我们可以先把物料装进一个垂直的套筒，然后就让物料在重力的作用下一个一个的向下移动到推料气缸前，再由气缸将物料推送至
14、传送带。在这个过程中需要设计一个上料机构来完成这一步骤。接着物料到达传送带时，我们要把铁、铝、塑料（黄、蓝色）物料进行分拣，可以用各种传感器来进行物料识别，这就需要设计一个分拣装置。这两个装置可以用接触器控制，也可以用 PLC控制，考虑到接线方面的麻烦，决定用 PLC 来控制整个流程！2第二章 物料自动分拣装置结构及总体设计方案第一节 物料自动分拣装置总体结构一、 总体结构示意图本装置是由上料机构和分拣机构构成，物料通过上料机构推送至传送带进行分拣。如图 2.1 所示。图 2.1 总体结构示意图二、 上料机构上料机构由料筒、漫反射光电传感器、安装支架、推料气缸、顶料气缸、警示灯等部分组成，如下
15、图 2.2 所示。图 2.2 上料机构示意图（一） 漫光电检测传感器 SJ、SK：检测到有物料时，为 PLC 提供输入信号，实现气缸的顶料与推料；3（二） 顶料气缸：将物料顶住；（三） 推料气缸：将物料推送至传送带；（四） 警示灯：设备急停或过载时警示红灯亮，设备正常运行时警示绿灯亮，料筒缺料时警示黄灯亮。（五） 料筒：用于存放直径 100mm 的圆柱型工件，料筒侧面有观察槽。（六） 5B1：顶料气缸复位磁性开关，为 PLC 提供提供输入信号，反馈顶料气缸的位置信息。（七） 6B1：推料气缸复位磁性开关，为 PLC 提供提供输入信号，反馈推料气缸的位置信息。（八） 安装支架：用于安装料筒和气缸
16、。三、 分拣装置整个分拣装置由气动部件和电气部件两大部分组成。气动部分由空气压缩机、气动三联件、气缸等部件组成；电气部分由 PLC、电感传感器、电容传感器、颜色传感器、光电传感器、三相异步电动机、开关电源、电磁阀等部件组成。其外形结构、各传感器位置见图 2.1。（一） SG:漫反射光电传感器,当物料被推送至传送带入料口时，为PLC 提供输入信号。（二） SC:电感式传感器,检测铁材料，检测距离为 25cm。（三） SD:电容传感器,检测铝材料，检测距离为 25cm。（四） SE:颜色传感器 ,用于检测非金属的蓝色物料，检测距离为 38cm,检测 距离可通过传感器放大器的点位器调节。（五） SF
17、：漫反射光电传感器传感器，用于检测分拣剩余的黄色塑料物料。(六) 1B1：磁性开关，气缸缩回到位时，为 PLC 提供输入信号。(七） 1B2：磁性开关，气缸伸出到位时，为 PLC 提供输入信号。（八） 1 号料槽：用于放置铁物料。（九） 2 号料槽：用于放置铝物料。（十） 3 号料槽：用于放置蓝色塑料物料。（十一） 4 号料槽：用于放置黄色塑料物料。（十二） 传送带：由三相异步电动机拖动，将物料输送到相应的分拣位置。 （十三） 三相异步电动机：为传送带提供动力，由变频器控制。4第二节 设计方案一、 上料机构启动后，气缸缩回复位，推料气缸光电传感器检测到物料，顶料气缸伸出顶住次层物料。定时器延时
18、 2 秒后，推料气缸伸出将物料推送到传送带。传送带入料口传感器得到信号，推料气缸缩回，待单次循环结束后，顶料气缸缩回到位，料仓物料在重力作用下自动向下移动一个工件。若顶料气缸传感器未检测到物料，此时黄灯亮，加入物料黄灯灭。二、 分拣机构当传送带入料口漫射式光电传感器检测到物料时，将信号传输给PLC，通过 PLC 的程序启动变频器，三相异步电动机正转驱动传送带工作，将工件输送至分拣区，当料槽一电感传感器检测到铁物料时，推料一号气缸动作，将铁物料推入一号料槽，并计数；当料槽二电容传感器检测到铝物料时，推料二气缸动作，将铝物料推入二号料槽，并计数；当料槽三颜色传感器检测到蓝色物料时，推料三气缸动作，
19、将蓝色物料推入三号料槽，并计数；当料槽四漫反射光电传感器检测到分拣剩余的黄色物料时，推料四气缸动作，将黄色物料推入料槽，并计数。分拣装置的一个自动分拣周期结束。5第三章 控制系统的硬件设计第一节 基本结构硬件部分由传感器、可编程控制器、变频器、气缸、三相异步电动机、气体压缩机组成，他们之间的关系如图 3.10 所示。图 3.10 系统的硬件结构框图第二节 主要组成部件一、 PLC 的型号选择根据输入输出点数合理选择 PLC，由 I/O 分配表 4.1 可知使用输入点为 24 点，使用输出点为 10 点，考虑到以后使用中的升级、添加功能的需要，点数应略多于现用的点数。对比下表 3.1 可知。表
20、3.1 S7-200 主要技术指标西门子 S7-200 系列中 CPU226 DC/DC/DC 有 24 个输入点和 16 个输出点，输入输出点较多。所以选择 6ES7 216-2AD23-0XB8 CPU226 S7-200CN型号的 PLC 作为自动分拣装置所用可编程控制器。6二、 电动机及变频器的选取和工作原理（一） 电动机的工作原理电动机(Motors)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作
21、原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。（二） 电动机的选择电动机主要带动传送带，要想选择合适的电动机，必须考虑到传送带的工作压力和输送的速度。由于传送带上有五个传感器，所以传送带上最多同时有五个工件，假设都是铁，已知工件的底面直径为 100mm，高 20mm,密度为 7.9?103kg/m3。由已知条件可以计算传送带上物料的重量：M=5Sh?=53.140.05 0.027.9103=6.2kg传送带总长 4m,厚 0.008m，宽 0.15m。材质为橡胶，密度为1.6?103kg/m3，传送带重量为：4?0.15?0.008?1.6?103=7.68kg 2所以传送带的工作压力：F=（6
22、.2+7.68)10=138.8N假设传送带的速度 V=0.8m/s，卷筒的直径 D=100mm。1） 确定工作机需要的功率 pw 和卷筒的转速 nwpw=F?V=0.11kw100060?1000V=152.87r/min nw=3.14D2） 初定电机类型和转速初估系统的总效率为 0.8-0.9,需要电动机功率为，pwpd=?总=0.120.14kw根据 PedPd，则可以选用的电机有 Y2-71M1-2、Y2-71M2-2、Y2-71M1-4、Y2-71M2-4 四种。以这四种方案做一比较见下表 3.2，综合考虑到装置各方面的因素，拟选用电动机的型号为 Y2-71M2-4，该电动机的额定
23、功率 ped=0.37kw,转速 nd =1330r/min.7表 3.2 电机的型号与参数3） 电动机的主电路图电动机的主电路由刀开关 QS、熔断器 FU、热继电器 FR、变频器组成，它的接线图如图 3.11。图 3.11 电动机主电路图接线图合上刀开关 QS 后，电路通路，变频器得电，控制电动机的转动。当电路过载或短路时，熔断器 FU 和热继电器 FR 会切断电路，起到保护电路的作用。(三 ) 变频器的选择 1) 变频器工作原理变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流
24、中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的 CPU 以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。2）选择变频器的型号考虑到变频器使用的功能以及各系列变频器的特点，最终决定使用西门子8MicroMaster 440 系列的变频器。该型号变频器有以下几个优点： 易于安装调试； 可由 IT 中性点不接地电源供电； HMI 纯文本面板简化了操作，并支持使用多种外国语言； 动态驱动和制动； 具有各种控制和制动类型； 具有通信功能； 各种通讯接口可确保能够用于最常见的网
25、络应用。 具有过电压/ 欠电压保护、变频器过热保护、接地故障保护、短路保护。变频器主要是用来控制输送带的电动机，因为所选电动机的功率是0.37kw,且西门子 MicroMaster 440 系列的变频器工作的功率范围是120W200kw,足够安全，所以选用西门子 MicroMaster 440 系列变频器。3) 硬件连接 三角形连接为：变频器 U、V 、W 端分别接入电机的U1、V1、W1,电机端 U1 接 V2,V1 接 W2,W1 接 U2。图 3.12 变频器硬件端子图 变频器控制端口连接为：端子 5（DIN1 ）为正转，端子6（DIN2 ）为反转，PLC 端子公共端接入端子 9（lso
26、24V） ，端子 1（10V ）和端子 2（0V）给电位器供电，端子 3(A1N1+)接电位器中间滑点，端子4（A1N11-）接电位器负极以及端子 2（0V） 。 变频器连接为：L1、L2、L3 分别接入三相电源的 L1、L2、L3 。4) 参数设置电动机的参数设置如下表 3.3 所示。9表 3.3 电动机参数设置设置完成后，P0010 设置为 0，变频器处于准备状态，可正常运行。5) 电位器的选择电位器的工作原理：首先在应该选用正比例变化线性的电位器，这种电位器的转动角度基本上跟电阻值的变化成正比例，这样根据电阻器的分压原理，就可以实现旋转角度大小转变成电压大小了。选择的型号是 LA42DW
27、Q-22 10K。三、 气动元件的选取及工作原理（一） 气动回路原理图 3.13 气动回路图（二） 气源装置由于气路图是并联连接，所以只要计算出最大压力就是气源需要的压力。气动系统10装置中，经过分析，顶料气缸需要的压力最大，而且当顶铁物料时需要的压力最大。假设料筒可以装 20 个物料，已知工件的底面直径为100mm，高 20mm，密度为 7.9103kg/m。由已知条件可以计算出当顶铁物料时，料筒中物料的总重量为，M=20Sh?=203.140.0520.027.9103=24.8kg经查资料可知铁与塑料的摩擦因数为 0.25，所以要想物料不落下，气缸所需要的顶力 FN，由力的平衡方程可得：
28、Fn=mg 3Fn=mg=992N 考虑到各种元器件之间的摩擦，最终选择需要的最大压力必须大于992N。空压机的选用是以气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数为依据，根据计算，可选用额定排气压力为 0.71MPa 的低压空气压缩机。输出流量根据整个气动系统对压缩空气的需要，再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机流量的依据。根据估算，选择（流量110m3/min）的小型空气压缩机。品牌名称：捷顺。型号：js-4003。排气量：0.15/ m3 ，最大工作压力：0.8MPa。（三） 执行元件执行元件主要是气缸，选择双作用气缸，它的工作原理及特点是：压缩空气驱动活塞沿轴线双方向运动，活塞杆伸出和
29、返回的伸出力和速度不相等，压缩空气消耗量也不相等。如图 3.14 所示。图 3.14 双作用气缸我们选用的气缸品牌是亚德客。依据压力换算公式1Kgf/cm2=9.80665N/0.0001m2=98066.5Pa 和表 3.4，顶料气缸选用SC8025 型号，其余气缸选用 SC32150 型号。11表 3.4 亚德客部分双作用气缸参数(四) 控制元件气动部分主要的控制元件是二位四通单电控电磁换向阀。它的工作原理是利用电磁铁推力和复位弹簧控制阀芯运动，借助阀芯和阀体之间的相对运动，使之与阀体相连的进气管与排气管实现压缩空气的接通、切断和换向。考虑到压力、流量，所以决定选用天榆牌，型号为 Q24D
30、H-8 DC24V。它的气动符号图如图 3.15 所示。图 3.15 二位四通单电控电磁换向阀（五） 辅助元件 1） 气源调节装置气源调节装置由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成，简称为气动三联件。过滤器用于从压缩空气中进一步除去水分和固体杂质粒子等，减压阀用于将进气调节系统所需的压力；油雾器可以把油滴喷射到压缩空气中，以便对气动元件进行润滑。选择亚德客品牌，型号为 AC2000。它的连接图如图 3.16 所示。图 3.16 气动三联件2） 单向节流阀单向节流阀作用是只允许气体沿一个方向流动，反之则被截止。节流阀利用阀芯与阀口之间的缝隙大小来控制流量，缝隙越小，节流出过流面积越小，通过流量就越少
31、；缝隙越大，通过的流量就越大。单向阀与节流阀就组成了单向节流阀，它只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。选择品牌为 SMC,型号是 AS1201F-M5-04。它的图形符号如图 3.17 所示。12图 3.17 单向节流阀（六） 检测元件的选取及工作原理1） 磁性传感器磁性传感器(简称磁性开关)是一种非接触式位置检测开关，它的工作原理：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。选择品牌为 SMC，型号是 D-C73。该元件位于系统中各气缸的头尾两端，共有 12 个，用于检测气缸是否动作到位和复位，并为 PLC 提供输入信号。其图形符号如图 3.18 所
32、示。图 3.18 磁性传感器2） 光电传感器光电传感器工作原理，在工作时，光电传感器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被发射到接收器，光电开关处于常态而不动作；反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要发射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。选择品牌为 SICK，型号为 CDD-11N NPN。该元件位于系统的上料机构、传送带入料口、气缸四前，共有 4 个，用于检测物料，并为 PLC 提供输入信号。其图形符号如图 3.19 所示。图 3.19 光电传感器3） 电感传感器电感传感器的工作原理，它是利用电涡流效应制成的有开关量输
33、出的位置传感器，它由 LC 高频振荡器和放大处理器组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生电涡流。这个电涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。选择品牌为 OMDHON，型号为 PR18-8DN。该元件位于系统的气缸一前，共有1 个，用于检测铁物料，并为 PLC 提供输入信号。其图形符号如图 3.20所示。13图 3.20 电感传感器4） 电容传感器电容式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电容量的变化，再经过测量电路将电容量的变化转换成电信号输出。选择品牌为 QW 前卫，型号
34、为 CM18-3008NA。该元件位于系统的气缸二前，共有1 个，用于检测铝物料，并为 PLC 提供输入信号。其图形符号如图 3.21所示。图 3.21 电容传感器5） 颜色传感器颜色传感器是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的机器我们称之为颜色传感器 。颜色传感器是通过将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。品牌为宇铭，型号为 E18-F10NK。该元件位于系统的气缸三前，共有 1 个，用于检测材质为蓝色塑料的物料，并为 PLC 提供输入信号。其图形符号如图 3.22 所示。图 3.22 颜色传感器14第
35、四章 控制系统的软件设计第一节 I/O 分配表根据所选择的 PLC 型号，对本系统中 PLC 的输入输出端子进行分配，如下表 4.1、表 4.2 所示。表 4.1 输入端子分配表15表 4.2 输出端子分配表16第二节 PLC 硬件接线图根据表 4.1、表 4.2 可以绘制出 PLC 的输入输出接线端子图，如图4.10 所示。图 4.10 PLC 硬件接线图17第三节 软件控制流程图由分拣控制系统的分拣要求画出控制系统的软件控制流程图，如图4.11 所示。图 4.11 软件控制流程图18第四节 顺序控制功能图根据系统生产工艺的要求，分析各个设备的操作内容和操作顺序，可画出顺序控制功能图，如图
36、4.12 所示。图 4.12 顺序控制功能图第五节 PLC 的控制程序根据所绘顺序功能图，在 microwin 软件中编写梯形图程序。以下为程序简介。一、 开机清零与工作方式的选择如图 4.13 所示，为程序的开机清零与模式选择，开机时，自动清零。当选择模式时，按下选择按钮“I0.3” ，选择需要的工作方式。19图 4.13 开机清零与工作方式选择二、 启动、单/ 自动循环、预停的程序如图 4.14 所示，为启动、单/自动循环、预停程序，当需要启动时，按下“I0.0”按钮，启动程序。当需要选择单/自动循环时，按下选择按钮“I0.4”，选择单/自动循环，当选择单循环时，可实现预停。图 4.14
37、启动、单/自动循环、预停三、 急停的程序如图 4.16 所示，需要急停时按下按钮 I0.2，系统急停，程序复位，20图 4.16 急停四、 警示灯的程序（一） 黄灯如图 4.18 所示，缺料报警时，黄灯亮：图 4.18 缺料报警，黄灯闪烁（二） 绿灯如图 4.19 所示，开机启动后，除了故障、缺料时，绿灯亮：图 4.19 开机，绿灯亮（三） 红灯如图 4.20 所示，急停、过载时，红灯亮：图 4.20 急停、过载，红灯亮21五、 计数的程序如图 4.21 所示，为计数程序，当需要复位时，按下按钮 I0.1，对计数器进行复位：图 4.21 计数22第五章 人机界面的设计第一节 组态控制界面的设计
38、打开 WinCC flexible 这个软件，选定触摸屏型号后，进入它的主界面。设计出监控的画面如图 5.1，图 5.1 材料分拣系统的组态监控画面第二节 组态控制参数及通信参数的设置一、 连接的建立首先建立通信连接，如图 5.2 所示。图 5.2 通信连接23二、 变量的生成使用变量编辑器生成变量，如图 5.3所示。图 5.3 生成变量三、 按钮置位的设置首先对画面上的按钮进行置位的变量连接设置。例如：单击画面上的启动按钮，在事件里设置 SetBit,并与对应的变量连接。具体设置如图5.4 所示。图 5.4 按钮置位的设置四、 按钮复位的设置对画面上的按钮进行复位的变量连接设置。例如：松开画
39、面上的启动按钮，在事件里设置 ResetBit,并与对应的变量连接。具体设置如下图5.5 所示。24图 5.5 按钮复位的设置五、 系统输出部分的组态监控要实现系统输出部分的组态监控，首先要对画面上与输出部分相对应的矩形进行变量连接设置，如图 5.6所示。图 5.6 矩形变量的连接设置25确定变量连接后，再进行动画设置，便可由矩形的外观变化知晓系统输出部分的实际运行情况，达到监控的效果。具体动画设置如图 5.7所示。图 5.7 矩形动画的设置第三节 组态监控功能概述通过对组态的画面与通讯参数的设置之后就可以对物料分拣进行监控了。按下“启动”按钮，系统启动。按下“急停”按钮时，系统急停。按下“预
40、停”按钮时，系统预停，在单次循环结束时停止。按下“计数器复位”按钮时，PLC 程序中的计数器复位。按下“动作模式选择”按钮时，可以在自动/ 单循环和单动作模式中选择动作模式。在单动作模式中按下“单动作”按钮可以实现单动作控制。按下以上按钮后，组态画面的矩形会发生相应的外观变化，例如，按下“启动”按钮后，代表绿色指示灯的矩形便会闪烁，由此实现组态监控功能。第四节 物料自动分拣系统的调试在软件与硬件都已经准备好之后，开始对系统进行调试。这个过程便于我们发现问题与不足。通上电源，观察触摸屏，按下“启动”按钮，发现系统毫无反应，通过检查后发现是通信连接的接口使用的是 IF1B 接口，后改成以太网接口，
41、但系统仍未启动成功。后询问指导老师得知，变量连接中的地址范围应使用“M” ，之前所使用的地址范围“I ”是不正确的。改正了以上不足后，系统成功启动，但在之后的运行中发现有些按钮按下之后无法实现其应有的功能，检查 PLC 程序后发现部分输出线圈重复，导致程序无法正常运行，删除重复线圈后，程序正常运行。26第六章 系统成本的估算第一节 系统所使用的元件表 6.1 系统元件清单第二节 系统的总开支根据上面的表 6.1 可以计算出系统的总开支为 5949 元。27结束语课程设计是一个大学生总结自己在大学所学知识的最好方法，用心把它做好是每一个即将毕业的大学生的责任，也是对自己的能力与水平的一个挑战。同
42、时也为自己的大学生活画上一个圆满的句号。因此我必须用心的把它做得尽可能的完好。毕竟，它和平时的课程设计不一样。历时近一个半月的课程设计即将结束，虽说时间并不是很长，但也就是在这极短的时间内，我在 PLC 和组态技术方面有了一个很大的提高，学到了很多东西。三年的大学生活在忙碌与嬉戏之中已经悄然接近尾声，三年以来，我们到底学到了什么知识，这次设计就是验收的时候了。课程设计所要求知识的综合性较高，各方面都要用到一点，但是我所掌握的知识还不够全面，因此在设计的过程中遇到了很多困难，但我在困难面前并没有低头认输，而是通过各种方法来解决。方法之一就是我们在平时里没有注意到的自学能力。通过这次设计，培养了自
43、己的自学能力，为毕业以后的工作学习奠定了一定的基础。本次的课程设计使我们认识到 PLC 控制技术和组态监控技术在工业生产中的重要作用。在本次课程设计中，我学习到了如何对系统进行设计，以及在元件选择方面的许多知识。在对系统进行设计时，必须先了解该系统的功能和任务，在搞清楚这点以后才能对整个系统的设计方案有一个初步的认识，然后才能根据系统的需要来进行元件的选取和系统的模块化细分。近年来随着电子技术和计算机技术应用领域不断扩大，PLC 控制技术和组态监控技术已成为电子技术领域中的一个新的亮点，使该技术成为一门综合应用技术，也是电子技术发展革新的一个潮流。随着我们对 PLC 控制系统和组态软件的认识的
44、不断加深，相信在以后的工作和生产中我们会更加深入透彻的利用 PLC 和组态软件来解决一些更加实际的问题。28致谢本篇课程设计是在指导老师朱瑞丹的悉心指导和精心培养下完成的。老师严谨的治学态度、缜密的思维方式、踏实的工作作风和对事业的执着，以及对我的谆谆教诲都给我留下了深刻的印象，并使我终身受益。谨此对陆老师表达衷心的感谢和崇高的敬意。此外还要感谢韦伟老师和韦柳宁老师，感谢同窗好友黄海军、罗剑森和其他许多老师和同学，感谢你们在学习和生活上给我的帮助。此外，我还要感谢我的父母，谢谢他们一直以来对我的学业的支持和帮助。最后，祝所有关心、帮助和支持我的人们身体健康、工作顺利！29参考文献1.吕景泉.自动化生产线安装与调试。北京：中国铁道出版社，20092.王兆义等.变频器应用专业技能入门与精通。北京：机械工业出版社，20103.孙承志等.西门子 S7-200/300/400PLC 基础与应用技术。北京：机械工业出版社，20094.孙承志等.西门子 PLC 与变频器、触摸屏综合应用教程。北京：中国电力出版社，20095.王守城等。液压元件及选用。北京：化学工业出版社，200730
