陜西工業(yè)職業(yè)技術，學院畢業(yè)設計論文設計（論文）題目：自動化生產(chǎn)線中分揀單元的設計陜西工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書一、設計（論文）內(nèi)容及要求：（一）設計（論文）內(nèi)容本設計要求完成自動化生產(chǎn)線中分揀單元的設計任務。分揀單元在自動化生產(chǎn)線中屬于最后一個環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒁呀?jīng)加工好的產(chǎn)品按照顏色、材質(zhì)以及訂單要求的裝配組合進行分揀。本次設計中，采用可編程控制器作為控制單元，結合氣動裝置、傳感技術、位置控制等技術，對已經(jīng)加工完成的產(chǎn)品進行自動分揀.整個裝置具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點。分揀單元采用臺式結構，內(nèi)置電源，有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同物料敏感的電容式和電感式傳感器。（二）物料分揀裝置能實現(xiàn)如下3種基本功能：1.分揀單元的工作目標是完成對白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進行分揀。為了在分揀時準確推出工件，要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測。并且工件物料和芯體顏色屬性應在推料氣缸前的適應位置被檢測出來。2、分揀單元上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示分揀單元已準備好。否則，該指示燈以1弦頻率閃爍。3、若分揀單元已準備好，按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，“分揀單元運行”指示燈HL2常亮。當傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器立即啟動，驅(qū)動傳動電動機以頻率固定為30Hz的速度，把工件帶往分揀區(qū)。如果工件為白色芯金屬件，則該工件對到達1號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到1號槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對到達2號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到2號槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對到達3號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到3號槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個工作周期結束。僅當工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。如果在運行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結束后停止運行。（二）要求.準備資料：a）自動化生產(chǎn)線操作手冊及說明書；b）《可編程序控制器》c）《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術》d）《氣動手冊》.系統(tǒng)工作過程分析.硬件設計.控制系統(tǒng)及軟件設計.整體系統(tǒng)調(diào)試.結論

二、技術指標：1、用S7-200PLC實現(xiàn)自動分揀裝置控制要求，據(jù)體I/O分配表如下:輸入信號輸出信號序號PLC輸入點信號名稱信號來源序號PLC輸出點信號名稱信號輸出目標110.0旋轉(zhuǎn)編碼器B相裝置側(cè)1Q0.0電機啟動變頻器210.1旋轉(zhuǎn)編碼器A相2Q0.1310.2旋轉(zhuǎn)編碼器Z相3QO.2410.3進料口工件檢測4510.1電感式傳感器5Q0.3610.5光纖傳感器16QO.4710.61Q0.5810.7推桿1推出到位8Q0.6911.0推桿2推出到位900.7HL1按鈕/指示燈模塊1011.1推桿3推出到位10Q1.0HL21111.2啟動按鈕按鈕/指示燈模塊1211.3停止按鈕1311.41411.5單站/全線2、熟悉機械和電氣部件的整體安裝和調(diào)試。三、完成設計報告：1、說明書2、摘要目錄3、目的4、電氣控制原理圖（計算機出圖）5、裝置結構圖6、原理分析7、程序設計流程圖8、梯形圖程序9、參考資料

陜西工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書進程計劃表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查簽名112.10-12.15資料收集查閱212.16-12.23分揀單元結構設計；分揀單元電氣控制線路設計；312.24-12.230分揀單元氣路設計；流程圖設計412.31-01.11梯形圖設計；分揀單元調(diào)試501.12-01.17書寫設計報告；準備答辯；601.18-答辯自動化生產(chǎn)線分揀單元的設計摘要面對激烈的市場競爭，一個企業(yè)的生產(chǎn)效率是其能否生存和發(fā)展的決定性因素。要想提高生產(chǎn)效率就必須提高各個環(huán)節(jié)的效率，產(chǎn)品自動化控制系統(tǒng)的使用是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常使用的控制系統(tǒng)之一。有沒有自動分揀系統(tǒng)(AutomatedSortingSystem)就成為判斷條件之一，也是必須的條件。我國的自動分揀技術才開始起步，但是，自動分揀已逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡，把到達分揀位置的貨物送到別處的搬送裝置。本設計中，以PLC作為主控制單元，結合氣動裝置、傳感器、位置控制、變頻器等技術，設計了一種成本低、效率高的物料自動分揀裝置。在設計最后，將組態(tài)監(jiān)控技術應用到項目中，通過組態(tài)軟件，構建畫面，模擬現(xiàn)場實際，實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)控。在實驗室分揀單元上調(diào)試運行之后，該系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點，能夠準確高效的完成加工物料的自動分揀，對其他設計也有一定的借鑒價值。關鍵詞：可編程控制器,分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器,定位控制THEDESIGNOFSORTINGUNITUSEDINTHEAUTOMATICPRODUCTIONLINEABSTRACTInthefaceoffiercemarketcompetition,anenterprise'sproductionefficiencyisthedecisivefactorofitssurvivalanddevelopment.Toimprovetheefficiencyofproductionitisnecessarytoimprovetheefficiencyofeachlink,theproductistheuseofautomationcontrolsystemnowoftenuseoneofthecontrolsystemofindustrialproduction.Havebecomejudgeconditionofautomaticsortingsystem,isalsoanecessarycondition.Automaticsortingtechnologyinourcountrybegantostart,but,automaticsortinghasgraduallybecomemainstream,industrialproductionforautomaticsortingfromthegoodsintothedistributionofthesortingsystemtothespecifiedlocation,isinaccordancewithpeople'sinstructionsonautomaticsortingdevice.Thisdeviceismadetoacceptsortinginstructionsintelligencecontroldevice,computernetwork,thegoodsarrivedatsortingpositiondevicetomoveelsewhereInthisdesign,PLCasthemaincontrolunit,combinedwithpneumaticdevices,sensors,suchaspositioncontrol,invertertechnology,designedakindoflowcost,highefficiencyofmaterialsautomaticsortingdevice.Indesignintheend,theconfigurationmonitoringtechnologyisappliedtotheproject,throughtheconfigurationsoftware,constructingimages,simulatetheactual,dynamicmonitoring.Raisedinlaboratorysortingunitcommissioning,thesystemhasahighdegreeofautomation,stableoperationandthecharacteristicsofhighprecision,easytocontrol,canaccurateandefficientautomaticsorting,finishingmaterialalsohascertainreferencevalueforotherdesignKEYWORDS:programmablelogiccontroller,sortingdevices,controlsystems,sensors,positioningcontrol.II目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"ABSTRACT II\o"CurrentDocument".緒論 1\o"CurrentDocument".分揀單元的結構和工作過程 2傳送和分揀機構 2\o"CurrentDocument"電磁閥組和氣動控制回路 3\o"CurrentDocument"傳動帶驅(qū)動機構 3\o"CurrentDocument".分揀單元的結構組成設計 3\o"CurrentDocument"傳感器 3\o"CurrentDocument"磁性開關 4\o"CurrentDocument"光電式接近開關 5\o"CurrentDocument"電感式接近開關 5\o"CurrentDocument"旋轉(zhuǎn)編碼器 6\o"CurrentDocument"西門子MM420變頻器簡介 8\o"CurrentDocument"3.2.1MM420變頻器的安裝和接線 8\o"CurrentDocument"3.2.2MM420變頻器的BOP操作面板 9\o"CurrentDocument"3.2.3MM420變頻器的參數(shù) 10\o"CurrentDocument"3.2.4MM420變頻器的參數(shù)訪問 11\o"CurrentDocument"西門子S7-200型PLC介紹 12\o"CurrentDocument"S7-200系列可編程控制器 13\o"CurrentDocument"PLC選型 13\o"CurrentDocument"4分揀單元的PLC控制及編程 14\o"CurrentDocument"工作任務 14\o"CurrentDocument"PLC的I/O接線 15\o"CurrentDocument"分揀單元的編程要點 17\o"CurrentDocument"高速計數(shù)器的編程 17旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖當量的測試。 18\o"CurrentDocument"分揀單元程序結構 20\o"CurrentDocument"變頻器輸出的模擬量控制 22\o"CurrentDocument"5.組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計 23\o"CurrentDocument"MCGS組態(tài)軟件概述 23\o"CurrentDocument"MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 24\o"CurrentDocument"TPC7062KS人機界面 25\o"CurrentDocument"分揀單元組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計 26\o"CurrentDocument"分揀單元人機界面組態(tài)概況 27\o"CurrentDocument"分揀單元人機界面組態(tài)步驟和方法 28\o"CurrentDocument"總結 35致謝 36\o"CurrentDocument"參考文獻 37\o"CurrentDocument"附錄1：分揀單元氣動控制回路 38附錄2：分揀單元電氣原理圖 38附錄3：分揀單元PLC程序 39.緒論分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。目前自動分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡，把到達分揀位置的貨物送到別處的搬送裝置。由于全部采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進行物料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，物料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題，利用PLC技術設計了一種成本低，效率高的物料自動分揀裝置，在物料分揀過程中取得了較好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器PLC進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流分揀單元無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。其設計采用標準化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)分揀單元的微縮模型。應用PLC技術結合氣動、傳感器和位置控制等技術，設計不同類型物料的自動分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強，程序開發(fā)簡單，可適應進行物料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計，以及一些調(diào)試方法。.分揀單元的結構和工作過程分揀單元是自動化生產(chǎn)線中的最末單元，完成對上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當輸送站送來工件放到傳送帶上并被入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進行分揀。分揀單元主要結構組成為：傳送和分揀機構，傳動帶驅(qū)動機構，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC模塊，按鈕/指示燈模塊及底板等。其中，機械部分的裝配總成如圖2-1所示。亍揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在被光纖傳感器檢測到并進行分揀。傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導向器是用糾偏機械手輸送過來的工件。兩條物料槽分亍揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在被光纖傳感器檢測到并進行分揀。傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導向器是用糾偏機械手輸送過來的工件。兩條物料槽分別用于存放加工好的黑色、白色工件或金屬工件。傳送和分揀的工作原理：當輸送站送來工件放到傳送帶上并被入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給PLC，通過PLC的程序啟動變頻器，電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1號槽里；如果進入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為2號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2號槽里，如果是金屬工件被金屬傳感器檢測到將其推

到3號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結束2.2電磁閥組和氣動控制回路分揀單元的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關的單電控電磁

閥，它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進

行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。本單元氣動控制回路的工作原理如圖5-3所示。圖中1A、2A和3A分別為分揀1#氣缸、分揀2#氣缸和分揀3#氣缸。1B1、2B1W3B1分別為安裝在各分揀氣缸的前極限工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1和3丫1分別為控制3個分揀氣缸電磁閥的電磁控制端。分揀氣缸一LB1分揀氣缸二3?二分揀氣缸三3131氣源［＞分揀氣缸一LB1分揀氣缸二3?二分揀氣缸三3131氣源［＞2-2分揀單元氣動控制回路工作原理圖.3傳動帶驅(qū)動機構傳動帶驅(qū)動機構機構如圖5-2所示。采用的三相減速電機，用于拖動傳送帶從而輸送物料。它主要由電機支架、電動機、聯(lián)軸器等組成三相異步電動機是傳動機構的主要部分，電動機轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機支架用于固定電動機。聯(lián)軸器由于把電動機的軸和輸送帶主動輪的軸聯(lián)接起來，從而組成一個傳動機構。.分揀單元的結構組成設計傳感器在自動化生產(chǎn)線上各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應開關信號，因

此，接近傳感器通常也稱為接近開關。接近傳感器有多種檢測方式，包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利用磁石和引導開關的方式、利用光電效應和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測元件等等。YL-335B所使用的是磁感應式接近開關（或稱磁性開關）、電感式接近開關、漫反射光電開關和光纖型光電傳感器等。磁性開關YL-335B所使用的氣缸都是帶磁性開關的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關則是用來檢測氣缸活塞位置，即檢測活塞的運動行程的。有觸點式的磁性開關用舌簧開關作磁場檢測元件。舌簧開關成型于合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動作指示燈、過電壓保護電路也塑封在內(nèi)。圖2-10所示是帶磁性開關氣缸的工作原理圖。當氣缸中隨活塞移動的磁環(huán)靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當磁環(huán)移開開關后，簧片失磁，觸1.動作指示燈;開關外殼；5、活塞1.動作指示燈;開關外殼；5、活塞八缸筒2、保護電路.導線6.磁環(huán)〔永久磁鐵〕8.舌簧開關圖3-1帶磁性開關氣缸的工作原理圖在磁性開關上設置的LED顯示用于顯示其信號狀態(tài)，供調(diào)試時使用。磁性開關動作時，輸出信號“1”，LED亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。磁性開關的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開它的緊固定位螺栓，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊固定螺栓。磁性開關有藍色和棕色2根引出線，使用時藍色引出線應連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應連接到

棕色線藍色線0PLC輸入端。磁性開關的內(nèi)部電路如圖3-2棕色線藍色線0II23?U ?I I［、行■舌簧開關ILj 圖3-2磁性開關內(nèi)部電路光電式接近開關“光電傳感器”是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關量的傳感器為光電式接近開關。光電式接近開關主要由光發(fā)射器和光接收器構成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達光接收器的量將會發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，輸出電信號傳送到PLC中。大多接近開關使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關可分為對射式、反射式和漫射式3種.電感式接近開關電感式接近開關是利用電渦流效應制造的傳感器。電渦流效應是指，當金屬物體處于一個交變的磁場中，在金屬內(nèi)部會產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會反作用于產(chǎn)生它的磁場這樣一種物理效應。如果這個交變的磁場是由一個電感線圈產(chǎn)生的，則這個電感線圈中的電流就會發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場。利用這一原理，以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測元件，當被測金屬物體接近電感線圈時產(chǎn)生了渦流效應，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開關量輸出，從而達到檢測目的。電感式接近傳感器工作原理框圖如圖3—3所示。被測物體檢測線瞬圖3-3電感式傳感器原理框圖振蕩電路調(diào)理電路被測物體檢測線瞬圖3-3電感式傳感器原理框圖振蕩電路調(diào)理電路接近開關的選用和安裝中，必須認真考慮檢測距離、設定距離.旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出把軸上的機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形狹縫。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖3-4所示；通過計算每秒旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。味沐輸出圖3-4味沐輸出圖3-4旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖一般來說，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對式以及復合式三大類。自動線上常采用的是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90，用于辯向：當A相脈沖超前B相時為正轉(zhuǎn)方向，而當B相脈沖超前A相時則為反轉(zhuǎn)方向。Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定位。如圖3-5所示。YL-335B分揀單元使用了這種具有A、B兩相90°相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動軸上。該旋轉(zhuǎn)編

碼器的三相脈沖采用NPN型集電極開路輸出，分辨率500線，工作電源DC12?24V。本工作單元沒有使用Z相脈沖，A、B兩相輸出端直接連接到PLC（S7-224XPAC/DC/RLY主單元）的高速計數(shù)器輸入端。圖3-5增量式編碼器輸出的三組方波脈沖計算工件在傳送帶上的位置時，需確定每兩個脈沖之間的距離即脈沖當量。分揀單元主動軸的直徑為d=43mm,則減速電機每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動距離L=nd=3.14X43=136.35mm。故脈沖當量p為p=L/500心0.273mm。按如圖3—6所示的安裝尺寸，當工件從下料口中心線移至傳感器中心時，旋轉(zhuǎn)編碼器約發(fā)出430個脈沖；移至第一個推桿中心點時，約發(fā)出614個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出963個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出1284個脈沖。圖3-6傳送帶位置計算用圖應該指出的是，上述脈沖當量的計算只是理論上的推算。實際上各種誤差因素不可避免，例如傳送帶主動軸直徑（包括皮帶厚度）的測量誤差，傳送帶的安裝偏差、張緊度，分揀單元整體在工作臺面上定位偏差等等，都將影響理論計算值。因此理論計算值只能作為估算值。脈沖當量的誤差所引起的累積誤差會隨著工件在傳送帶上運動距離的增大而迅速增加，甚至達到不可容忍的地步。因而在分揀單元安裝調(diào)試時，除了要仔細調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場測試脈沖當量值。現(xiàn)場測試脈沖當量的方法，如何對輸入到PLC的脈沖進行高速計數(shù)，以計算工件在傳送帶上的位置，將結合本項目的工作任務，在PLC編程思路中作介紹。3.2西門子MM420變頻器簡介MM420變頻器的安裝和接線西門子MM420（MICROMASTER420）是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。該系列有多種型號。YL-335B選用的MM420訂貨號為6SE6420-2UD17-5AA1,外形如圖3—10所示。該變頻器額定參數(shù)為：電源電壓：380V?480丫，三相交流額定輸出功率：0.75KW額定輸入電流：2.4A額定輸出電流：2.1A外形尺寸：A型操作面板：基本操作板（BOP）1.MM420變頻器的安裝和拆卸在使用中，MM420變頻器通常安裝在配電箱內(nèi)的DIN導軌上。安裝的步驟：①用導軌的上閂銷把變頻器固定到導軌的安裝位置上。②向?qū)к壣习磯鹤冾l器，直到導軌的下閂銷嵌入到位。從導軌上拆卸變頻器的步驟：取下。為了松開變頻器的釋放機構，將螺絲刀插入釋放機構中。向下施加壓力，導軌的下閂銷就會松開。將變頻器從導軌上

2.MM420變頻器的接線打開變頻器的蓋子后，接線端子在變頻器機殼下蓋板內(nèi)，就可以連接電源和電動機的接線端子。(1)頻器主電路的接線YL-335B分揀單元變頻器主電路電源由配電箱通過自動開關(斷路器)QF單獨提供一路三相電源，連接到圖5-13的電源接線端子，電動機接線端子引出線則連接到電動機。注意接地線PE必須連接到變頻器接地端子，并連接到交流電動機的外殼。(2)頻器控制電路的接線見圖3-7圖3-7MM420變頻器方框圖MM420變頻器的BOP操作面板圖3-15所示是基本操作面板(BOP)的外形。利用BOP可以改變變頻器的各個參數(shù)。BOP具有7段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號和數(shù)值，報警和故

障信息，以及設定值和實際值。參數(shù)的信息不能用BOP存儲。參數(shù)如圖3-1基本操作面板（BOP）備有8個按鈕，表3-8列出了這些按鈕的功能。顯示微粗功能助能的說明即1「0000狀態(tài)顯示LCT顯示變頻器當前的設定值啟動變蜘器按此犍起動變甚揩.蛀省值運行時此便是被封鎖的.為了使此犍的乘偉有我，腳設定P0700=l停止變顆器OFF1;按此便，變畫者將按選定的斜坡下降蓬率成速停車，缺省值運行時此混被封鉞：為了允許此恒操作”向設定P07W=LOFFL按此鍵兩次七或一次一但時間做長1電動機輪在慣性作用下自由停車.此功能總是“性能”的.改變電動機的傳動方向按此詵可以改變電動機的提動方向，電動加為反向葉，用貨號表示或用閃爍的小數(shù)點表示.,聯(lián)省伯運行時此鍵是被封頓的，為了便此僧的操作有敕兩設定P07O0=1電動機jUr在變顛焉無輸出的情況下按此酒.將使電動血起動.并按頸設定的點動版率運行、釋放此樹時,變接腓停車.如果變我器/電動機正在運行，按此犍格不皿作用.功能比肘用于瀏覽輔助信息.變頻游運行過程中.在顯示任何一個參聶時按下比便井保撲小動2秒鐘，將顯示以下參數(shù)值〔在變領器運行中從任何一個參數(shù)開始，1.直而叵路電原（■用d表不二單位：V）2,輸出電儂3,輸出顆率（Hz）4垃出電用（用磁示一單位U:5.由田005注定的聶也（:如果P0005選史顯示「述春數(shù)中的任何一個⑶4或5）,這里短不再顯示）.連續(xù)名次按下此犍將輪流顯示以上參數(shù).蹤轉(zhuǎn)功能在顯本任何一個參數(shù)行雙江或咫礪OM施酎間接下此鍵，粗立即挑轉(zhuǎn)到rOOO仇如果需娶的言，爆可以挾者慘改其它的尊數(shù)，.跳轉(zhuǎn)到rMQ后，按此健整返回原東的顯示意涼閑參數(shù)按此便即可訪問善數(shù).增加數(shù)值按此地即可增加面板上顯示的簪數(shù)數(shù)值.減少數(shù)值哪里即8：淳2琳按鈕功能谷歌數(shù)曲?MM420變頻器的參數(shù)1、參數(shù)號和參數(shù)名稱參數(shù)號是指該參數(shù)的編號。參數(shù)號用0000到9999的4位數(shù)字表示。在參數(shù)號的前面冠以一個小寫字母“r”時，表示該參數(shù)是“只讀”的參數(shù)。其它所有參數(shù)號的前面都冠以一個大寫字母“P”。這些參數(shù)的設定值可以直接在標題欄的“最小值”和“最大值”范圍內(nèi)進行修改。［下標］表示該參數(shù)是一個帶下標的參數(shù)，并且指定了下標的有效序號。通過下標，可以對同一參數(shù)的用途進行擴展，或?qū)Σ煌目刂茖ο?，自動改變所顯示的或所設定的參數(shù)。2、參數(shù)設置方法用BOP可以修改和設定系統(tǒng)參數(shù)，使變頻器具有期望的特性，例如，斜坡時間，最小和最大頻率等。選擇的參數(shù)號和設定的參數(shù)值在五位數(shù)字的LCD上顯示。更改參數(shù)的數(shù)值的步驟可大致歸納為：①查找所選定的參數(shù)號；②進入?yún)?shù)值訪問級，修改參數(shù)值；③確認并存儲修改好的參數(shù)值。圖5-14說明如何改變參數(shù)P0004的數(shù)值。按照圖中說明的類似方法，可以用‘BOP’設定常用的參數(shù)。參數(shù)P0004（參數(shù)過濾器）的作用是根據(jù)所選定的一組功能，對參數(shù)進行過濾（或篩選），并集中對過濾出的一組參數(shù)進行訪問，從而可以更方便地進行調(diào)試。P0004可能的設定值如表3—9所示，缺省的設定值=0。表3-9參數(shù)P0004的設定值設定值所指定參數(shù)組意義設定值所指定參數(shù)組意義0全部參數(shù)12驅(qū)動裝置的特征2變頻器參數(shù)13電動機的控制3電動機參數(shù)207命令，：進制I/O21報警/警告/監(jiān)控8模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)-模轉(zhuǎn)換22工藝參量控制器（例如PID）10設定值通道/RFG（斜坡函數(shù)發(fā)生器）假設參數(shù)P0004設定值=0,需要把設定值改為3。MM420變頻器的參數(shù)訪問MM420變頻器有數(shù)千個參數(shù)，為了能快速訪問指定的參數(shù)，MM420采用把參數(shù)分類，屏蔽（過濾）不需要訪問的類別的方法實現(xiàn)。實現(xiàn)這種過濾功能的有如下幾個參數(shù)：（1）上面所述的參數(shù)P0004就是實現(xiàn)這種參數(shù)過濾功能的重要參數(shù)。當完成了P0004的設定以后再進行參數(shù)查找時，在LCD上只能看到P0004設定值所指定類別的參數(shù)。（2）參數(shù)P0010是調(diào)試參數(shù)過濾器，對與調(diào)試相關的參數(shù)進行過濾，只篩選出那些與特定功能組有關的參數(shù)。P0010的可能設定值為：0（準備），1（快速調(diào)試），2（變頻器），29（下載），30（工廠的缺省設定值）；缺省設定值為0。（3）參數(shù)P0003用于定義用戶訪問參數(shù)組的等級，設置范圍為1?4,其中：“1”標準級：可以訪問最經(jīng)常使用的參數(shù)?！?”擴展級：允許擴展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O功能?！?”專家級：只供專家使用。“4”維修級：只供授權的維修人員使用一具有密碼保護。該參數(shù)缺省設置為等級1（標準級），對于大多數(shù)簡單的應用對象，采用標準級就可以滿足要求了。用戶可以修改設置值，但建議不要設置為等級4（維修級），用BOP或AOP操作板看不到第4訪問級的參數(shù)。3.3西門子S7-200型PLC介紹可編程控制器（ProgrammableController）,簡不亞匕匚PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)?？删幊炭刂破骶哂心芰?、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點，是當代工業(yè)生產(chǎn)自動化的主要手段和重要的自動化控制分揀單元。由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它進行確切的定義是比較困難的。美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為PC（ProgrammableController）,但為了與個人計算機PC（PersonalComputer）相區(qū)別，常將可編程序控制器簡稱為PLC,并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能，用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動化控制裝置。1982年，國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee,IEC）頒布了PLC標準草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中對PLC作了如下的定義：-PL（是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P的外圍分揀單元，都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。上述的定義表明，PLC是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎，結合計算機技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。S7-200系列可編程控制器德國的西門子(SIEMENS)公司是歐洲最大的電子和電氣分揀單元制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領先地位。其第一代可編程序控制器是于1975年投放市場的SIMATICS3系列控制系統(tǒng)。1979年微處理器技術被應用到可編程序控制器中后，產(chǎn)生了SIMATICS5系列，隨后在20世紀末又推出了S7系列產(chǎn)品。在2000年以前，西門子在中國市場的PLC產(chǎn)品主要是大中型PLC，日本的小型PLC占據(jù)了中國的大部分市場份額。最近幾年來的小型PLC市場上S7-200PLC成了主流產(chǎn)品。CPU模塊從CPU模塊的功能來看，SIMATICS7-200系列小型可編程序控制器的發(fā)展，大致經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU21X，主機都可進行擴展，它具有四種不同結構配置的CPU站：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，對第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀初投放市場的，速度快，具有較強的通信能力。它具有四種不同結構配置的CPU站：CPU221，CPU222、CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加擴展模塊。PLC選型PLC的選擇包括機型的選擇、CPU的選擇、1/0模塊的選擇、通訊模塊選擇等。柔性制造生產(chǎn)線實現(xiàn)教學平臺主要選用西門子PLCS7-200系列。主要根據(jù)如下：(l)西門子PLC目前應用比較成熟，技術上有保證，且有豐富的成功經(jīng)驗可以鑒戒，利于縮短系統(tǒng)開發(fā)的周期，降低成本。⑵選用該機型可以滿足柔性自動化生產(chǎn)線工藝控制要求。⑶易于聯(lián)網(wǎng)通信，配合上位計算機后容易形成一個多級的分布式控制系統(tǒng)，擴展比較容易。⑷兩路高速脈沖輸出能夠滿足加工工作站的步進電機控制。分揀單元PLC選用S7-224XPAC/DC/RLY主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。選用S7-224XP主單元的原因是，當變頻器的頻率設定值由HMI指定時，該頻率設定值是一個隨機數(shù)，需要由PLC通過D/A變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。S7-224XP主單元集成有2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，有兩個RS-485通信口。4分揀單元的PLC控制及編程工作任務.分揀單元的工作目標是完成對白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進行分揀。為了在分揀時準確推出工件，要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測。并且工件材料和芯體顏色屬性應在推料氣缸前的適應位置被檢測出來。.分揀單元上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示分揀單元已準備好。否則，該指示燈以1Hz頻率閃爍。.若分揀單元已準備好，按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，“分揀單元運行”指示燈HL2常亮。當傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器立即啟動，驅(qū)動傳動電動機以頻率固定為30Hz的速度，把工件帶往分揀區(qū)。如果工件為白色芯金屬件，則該工件對到達1號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到1號槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對到達2號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到2號槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對到達3號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到3號槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個工作周期結束。僅當工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。如果在運行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結束后停止運行。

PLC的I/O接線根據(jù)工作任務要求，分揀單元機械裝配和傳感器安裝如圖4—1所示。安裝光纖傳感器金屬傳感器光電傳感器別工件材料和芯體顏色屬性的傳感器只須安器支架上的電感式傳感器分揀單元匚圖4-1揀單元機械安裝效果圖則的接線端口信號端子的分配如表4—1所示。由于用于判安裝光纖傳感器金屬傳感器光電傳感器別工件材料和芯體顏色屬性的傳感器只須安器支架上的電感式傳感器分揀單元匚圖4-1揀單元機械安裝效果圖則的接線端口信號端子的分配如表4—1所示。由于用于判和一個光纖傳感器，故光纖傳感器2可不使用。表4-1分揀單元裝置側(cè)的接線端口信號端子的分配輸入端口中間層 輸出端口中間層端子號設備特；信號線端子號設備符號信號線2DECODE旋轉(zhuǎn)編碼器B相21Y推桿1電磁閥3旋轉(zhuǎn)編碼器A相32Y推桿2電磁閥4旋轉(zhuǎn)編碼器Z相5SCI進料口工件檢測出3Y推桿3電磁閥6SC2電感式傳感器7SC3光纖傳感器L89101B推桿1推出到位112B推桿2推出到位123B推桿3推出到位12#?1洋端子沒有連接 5#?14#端子沒有連接分揀單元PLC選用S7-224XPAC/DC/RLY主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。選用S7-224XP主單元的原因是，當變頻器的頻率設定值由HMI指定時，該頻率設定值是一個隨機數(shù)，需要由PLC通過D/A變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。S7-224XP主單元集成有2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，有兩個RS-485通信口。可滿足D/A變換的編程要求（見項目六）。本項目工作任務僅要求以30Hz的固定頻率驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，只須用固定頻率方式控制變頻器即可。本例中，選用MM420的端子“5”（DIN1）作電機啟動和頻率控制，PLC的信號表見表4—3,I/O接線原理圖如圖4—3所示。表4-2分揀單元PLC的I/O信號表輸入信號輸出信號序號PLC輸入點信號名稱信號來源序號PLC輸出點信號名稱信號輸出目標110.0旋轉(zhuǎn)編碼器B相裝置側(cè)1Q0.0電機啟動變頻器210.1旋轉(zhuǎn)編碼器A相2Q0.1310.2旋轉(zhuǎn)編碼器Z相3Q0.2410.3進料口工件檢測4510.4電感式傳感器5Q0.3610.5光纖傳感器16Q0.4710.67%.5810.7推桿1推出到位8Q0.6911.0推桿2推出到位9Q0.7HL1按鈕/指示燈模塊1011.1推桿3推出到位10Q1.0HL21111.2啟動按鈕按鈕，指示燈模塊1211.3停止按鈕1311.41411.5單站/全線為了實現(xiàn)固定頻率輸出，變頻器的參數(shù)應如下設置：?命令源P0700=2（外部I/O）,選擇頻率設定的信號源參數(shù)P1000=3（固定頻率）;?DIN1功能參數(shù)P0701=16（直接選擇+ON命令），P1001=30Hz；?斜坡上升時間參數(shù)P1120設定為1秒，斜坡下降時間參數(shù)P1121設定為0.2秒。（注：由于驅(qū)動電動機功率很小，此參數(shù)設定不會引起變頻器過電壓跳閘）GV本制字浸清直接GV本制字浸清直接NX420熹猊司電的國n示燈果Q鎮(zhèn)軍例度）徜拉■控創(chuàng) 啟/鼻捏制什黃色螺色超色電器配電仃■I￥■鼾1L40D即iQO.2Q0.3￡L404ws輪33L如i7Qi.Oqi1盅LLS7-2DD-224XPCNAC/OCMY3HK010|ID2103.fl10.5IQlA10.7n4ll1Il￡naII.4Il.SML+施轉(zhuǎn)疆西君入口工件檢測2霓二件工件熊包這肖II??3t停止啟動弧劃堂續(xù)外部■洗電靠推桿到位檢測圖4-3分揀單元PLC的1/0接線原理圖4.3分揀單元的編程要點4.3.1高速計數(shù)器的編程高速計數(shù)器的編程方法有兩種，一是采用梯形圖或語句表進行正常編程，二是通過STEP7-Micro/WIN編程軟件進行引導式編程。不論那一種方法，都先要根據(jù)計數(shù)輸入信號的形式與要求確定計數(shù)模式；然后選擇計數(shù)器編號，確定輸入地址。分揀單元所配置的PLC是S7-224XPAC/DC/RLY主單元，集成有6點的高速計數(shù)器，編號為HSC0?HSC5,每一編號的計數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。同時，高速計數(shù)器可以被配置為12種模式中的任意一種。如表4—4所示。表4-4S7-200PLC的HSC0?HSC5輸入地址和計數(shù)模式模式中斷描述輸入點HSCO10.010.110.2HSC110.610.711.011.1HSC211.211.311.411.5HSC310.1HSC410.310.410.5HSC510.40而有內(nèi)部方1句控制的單相計數(shù)徜時釗?1時鐘復位

2時鐘復位啟動3帶有外部方向控制的單相計數(shù)器時鐘方向4時鐘方向復位5時鐘方向復位啟動6帶有增減計數(shù)時鐘的雙相計數(shù)器增時鐘減時鐘7增時鐘減時鐘復位8增時鐘減時鐘復位啟動9A/B相正交計數(shù)器時鐘a時鐘B10時鐘a時鐘B復位11時鐘a時鐘B復位啟動根據(jù)分揀單元旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號形式（A/B相正交脈沖，Z相脈沖不使用，無外部復位和啟動信號），由表5-11容易確定，所采用的計數(shù)模式為模式9,選用的計數(shù)器為HSC0，B相脈沖從I0.0輸入，A相脈沖從I0.1輸入，計數(shù)倍頻設定為4倍頻。分揀單元高速計數(shù)器編程要求較簡單，不考慮中斷子程序，預置值等。使用引導式編程，很容易自動生成了符號地址為'HSC_INIT”的圖4-5子程序HSC_INIT清單子程序。其程序清單如圖4—5所示4.3子程序。其程序清單如圖4—5所示4.3.2旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖當量的測試。;除bit7=1,允許執(zhí)行HS匚“使能”指令外,;其余均為口.;SMD3g—現(xiàn)行計數(shù)值（2字，連續(xù)4字節(jié)）;SMD42;SMD42—計數(shù)預置值（2字，連續(xù)4字節(jié)）;配置氏口為模式9，CV=O,PV=O,增計數(shù);開放中斷;啟動計數(shù)器N）調(diào)用此子程序，即完成高速計數(shù)根據(jù)傳送帶主動軸直徑計算旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖當量，其結果只是一個近似值。在分揀單元安裝調(diào)試時，除了要仔細調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場測試脈沖當量值。一種測試方法的步驟如下：.分揀單元安裝調(diào)試時，必須仔細調(diào)整電動機與主動軸聯(lián)軸的同心度和傳送皮帶的張緊度。調(diào)節(jié)張緊度的兩個調(diào)節(jié)螺栓應平衡調(diào)節(jié)，避免皮帶運行時跑偏。傳送帶張緊度以電動機在輸入頻率為1Hz時能順利啟動，低于1Hz時難以啟動為宜。測試時可把變頻器設置為在BOP操作板進行操作（啟動/停止和頻率調(diào)節(jié)）的運行模式，即設定參數(shù)P0700=1（使能BOP操作板上的起動/停止按鈕），P1000=1（使能電動電位計的設定值）。.安裝調(diào)整結束后，變頻器參數(shù)設置為：P0700=2（指定命令源為“由端子排輸入”），P0701=16（確定數(shù)字輸入口小1為“直接選擇+ON”命令）P1000=3（頻率設定值的選擇為固定頻率），P1001=25Hz（DIN1的頻率設定值）.在PC機上用STEP7-Micro/WIN編程軟件編寫PLC程序。主程序清單見下圖 圖4-6 脈沖當量現(xiàn)場調(diào)試主程序運行PLC程序，并置于監(jiān)控方式。在傳送帶進料口中心處放下工件后，按啟動按鈕啟動運行。工件被傳送到一段較長的距離后，按下停止按鈕停止運行。觀察STEP7-Micro/WIN軟件監(jiān)控界面上VD0的讀數(shù)，將此值填寫到表4—7的“高速計數(shù)脈沖數(shù)”一欄中。然后在傳送帶上測量工件移動的距離，把測量值填寫到表中“工件移動距離”一欄中；計算高速計數(shù)脈沖數(shù)/4的值，填寫到“編碼器脈沖數(shù)”一欄中，則脈沖當量〃計算值二工件移動距離/編碼器脈沖數(shù)，填寫到相應欄目中。表4-7脈沖當量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)容序鏟、工件移動距離（測量值）高速計數(shù)脈沖數(shù)（測試值）編碼器脈沖數(shù)（計算值）脈沖當量P（計算值）第一次357.8556513910.2571第一次358556813920.2571第三次360.5^57713940.2586重新把工件放到進料口中心處，按下啟動按鈕即進行第二次測試。進行三次測試后，求出脈沖當量U平均值為：M=卬1+M2+p3）/3=0.2576。按安裝尺寸重新計算旋轉(zhuǎn)編碼器到各位置應發(fā)出的脈沖數(shù)：當工件從下料口中心線移至傳感器中心時，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出456個脈沖；移至第一個推桿中心點時，發(fā)出650個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出1021個脈沖；移至第三個推桿中心點時，約發(fā)出1361個脈沖。上述數(shù)據(jù)4倍頻后，就是高速計數(shù)器HC0經(jīng)過值。在本項工作任務中，編程高速計數(shù)器的目的，是根據(jù)HC0當前值確定工件位置，與存儲到指定的變量存儲器的特定位置數(shù)據(jù)進行比較，以確定程序的流向。特定位置數(shù)據(jù)是：進料口到傳感器位置的脈沖數(shù)為1824,存儲在VD10單元中（雙整數(shù)）；進料口到推桿1位置的脈沖數(shù)為2600，存儲在VD14單元中；進料口到推桿2位置的脈沖數(shù)為4084,存儲在VD18單元中；進料口到推桿3位置的脈沖數(shù)為5444,存儲在VD22單元中?？梢允褂脭?shù)據(jù)塊來對上述V存儲器賦值，在STEP7-Micro/WIN界面項目指令樹中，選擇數(shù)據(jù)塊一用戶定義1；在所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)頁界面上逐行鍵入丫存儲器起始地址、數(shù)據(jù)值及其注釋（可選），允許用逗號、制表符或空格作地址和數(shù)據(jù)的分隔符號。注意：特定位置數(shù)據(jù)均從進料口開始計算，因此，每當待分揀工件下料到進料口，電機開始啟動時，必須對HC0的當前值（存儲在前口38中）進行一次清零操作。4.4分揀單元程序結構.分揀單元的主要工作過程是分揀控制，可編寫一個子程序供主程序調(diào)用，工作狀態(tài)顯示的要求比較簡單，可直接在主程序中編寫。.主程序的流程與前面所述的供料、加工等單元是類似的。但由于用高速計數(shù)器編程，必須在上電第1個掃描周期調(diào)用HSC_INIT子程序，以定義并使能高速計數(shù)器。主程序的編制，見附錄。.分揀控制子程序也是一個步進順控程序，編程思路如下：①當檢測到待分揀工件下料到進料口后，清零HC0當前值，以固定頻率啟動變頻器驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。梯形圖如圖4—6所示。②當工件經(jīng)過安裝傳感器支架上的光纖探頭和電感式傳感器時，根據(jù)2個傳感器動作與否，判別工件的屬性，決定程序的流向。HC0當前值與傳感器位置值的比較可采用觸點比較指令實現(xiàn)。完成上述功能的梯形圖見圖4—7所示。①據(jù)工件屬性和分揀任務要求，在相應的推料氣缸位置把工件推出。推料氣缸返回后，步進順控子程序返回初始步。圖4-8分揀控制子程序初始步梯形圖圖4-9在傳感器位置判別工件屬性的梯形圖4.5變頻器輸出的模擬量控制根據(jù)任務可知，變頻器的速度由PLC模擬量輸出來調(diào)節(jié)（0-10V）,啟停由外部端子來控制。因此在項目五的任務基礎上，變頻器的參數(shù)要作相應得調(diào)整，要調(diào)整的參數(shù)設置如下表4-10：表4-10變頻器參數(shù)設置參數(shù)號參數(shù)名稱默認值設置值設置值含義P701數(shù)字輸入1的功能11接通正轉(zhuǎn)/斷開停車命令P1000頻率設定值的選擇22模擬設定值CPU224XPCN有一路模擬量輸出，信號格式有電壓和電流兩種。電壓信號范圍是0--10V，電流信號是0--20MA，在PLC中對應的數(shù)字量滿量程都是0--32000。如果使用輸出電壓模擬量則接PLC的M、V端，電流模擬量則接M、I端。這里采用電壓信號，見分揀站原理圖所示。如何把觸摸屏給定的頻率轉(zhuǎn)化為模擬量輸出？變頻器頻率和PLC模擬量輸出電壓成正比關系，模擬量輸出是數(shù)字量通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而來，模擬量和數(shù)字量也成正比關系，因此頻率和數(shù)字量是成正比關系，如下圖4-11。由圖可知，只要把觸摸屏給定的頻率X640作為模擬輸出就可。該部分程序參考如下圖4-12所示。

圖4-11頻率和數(shù)字量關系圖4-12模擬量處理程序5.組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計MCGS組態(tài)軟件概述組態(tài)控制技術是一種計算機控制技術，采用組態(tài)技術構成的計算機系統(tǒng)在硬件設計上除采用工業(yè)PC機外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I/O接口設備和現(xiàn)場設備，基本不再需要單獨進行具體電路設計，這樣提高了工控系統(tǒng)的可靠性。MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)的基于亞1加0亞5平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。使用MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成MCGS5.5軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。圖5-1MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)結構Fig.5-1ThestructureofMCGSconfigurationsoftwareMCGS組態(tài)軟件(以下簡稱MCGS)由MCGS組態(tài)環(huán)境”和MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。

組態(tài)環(huán)境報警組設計報表 J 連接設備構建動畫I流程控制實時數(shù)據(jù)庫多任務多線程運行環(huán)境組態(tài)軟件核心報警輸出現(xiàn)場控制組態(tài)環(huán)境報警組設計報表 J 連接設備構建動畫I流程控制實時數(shù)據(jù)庫多任務多線程運行環(huán)境組態(tài)軟件核心報警輸出現(xiàn)場控制動畫顯示報表打印 ? 設備輸出實時數(shù)據(jù)庫圖5-2MCGS組態(tài)軟件組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境的關系Fig.5-2TherelationshipofMCGSconfigurationandrunenvironmentMCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫，其有CGS運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為工程。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件五大組成部分MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。TPC7062Ks人機界面分揀單元采用了昆侖通態(tài)研發(fā)的人機界面TPC7062KS。是一款在實時多任務嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE環(huán)境中運行，MCGS嵌入式組態(tài)軟件組態(tài)。該產(chǎn)品設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800X480）,四線電阻式觸摸屏（分辨率4096X4096）,色彩達64K彩色。CPU主板：ARM結構嵌入式低功耗CPU為核心，主頻400MHz,64M存儲空間。TPC7062KS人機界面的電源進線、各種通訊接口均在其背面進行。TPC7062KS觸摸屏與個人計算機的連接在YL-335B上，TPC7062KS觸摸屏是通過USB2口與個人計算機連接的，連接之前，個人計算機應先安裝MCGS組態(tài)軟件。當需要在MCGS組態(tài)軟件上把資料下載到HMI時，只要在下載配置里，選擇“連接運行”，單擊“工程下載”即可進行下載。TPC7062KS觸摸屏與S7-200PLC的連接在YL-335B中，觸摸屏通過COM口直接與輸送站的PLC(PORT1)的編程口連接。所使用的通訊線采用西門子PC-PPI電纜，PC-PPI電纜把RS232轉(zhuǎn)為RS485。PC-PPI電纜9針母頭插在屏側(cè)，9針公頭插在PLC側(cè)。為了實現(xiàn)正常通訊，除了正確進行硬件連接，尚須對觸摸屏的串行口0屬性進行設置，這將在設備窗口組態(tài)中實現(xiàn)，設置方法將在后面的工作任務中詳細說明。5.4分揀單元組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計設備的工作目標、上電和氣源接通后的初始位置，具體的分揀要求，均與原工作任務相同，啟停操作和工作狀態(tài)指示，不通過按鈕指示燈盒操作指示，而是在觸摸屏上實現(xiàn)。這時，分揀站的I/O接線原理如圖5-3所示。當傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器立即啟動，驅(qū)動傳動電動機以觸摸屏給定的速度，把工件帶往分揀區(qū)。頻率在40—50HZ可調(diào)節(jié)。各料槽工件累計數(shù)據(jù)在觸摸屏上給以顯示，且數(shù)據(jù)在觸摸屏上可以清零。根據(jù)以上要求完成人機界面組態(tài)和分揀程序的編寫。I3￥I3￥Vs電.周疆示燈果Q蛆軍鞋度）稠拉?拄創(chuàng) 啟/鼻花幅UV推科1由1縣相CV黃色螺色Hft電制配電仃-O+加VIDIH】⑻(6)KLLUSAC22OV1IV■A+鼾「ngo卯+加VIDIH】⑻(6)KLLUSAC22OV1IV■A+鼾「ngo卯iQO.28月EL4)04ws<X>a3L407Qi.O411宙1LtS7-2DD-224XPCNAC/bCMY3Nm4X01ID2IQ310.410.510.BIO.Tn4工一II2n3|ri.?U.SML+本劑中阻蕭鑫裝IttiiOSB謂斷層DECODERTT

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樽國電M我轉(zhuǎn)疆碼君An工件檢窩的二件度篇工件旗色惶酒It2?31停止啟劭技死弧劃全續(xù)外部苴海電源推桿當位推第圖5-3分揀站原理圖分揀單元人機界面組態(tài)概況分揀站畫面效果圖如圖5-4所示。圖5-4分揀站界面畫面中包含了如下方面的內(nèi)容:狀態(tài)指示：單機/全線、運行、停止；切換旋鈕：單機全線切換；按鈕：啟動、停止、清零累計按鈕；數(shù)據(jù)輸入：變頻器輸入頻率設置；數(shù)據(jù)輸出顯示：白芯金屬工件累計、白芯塑料工件累計、黑色芯體工件累計;矩形框。下面列出了觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應PLC地址，如下表表5-5觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應PLC地址l- n —■,■vr—元件類別名稱輸入地址輸出地址備注位狀態(tài)切換開關單機/全線切換MO.1MO.1位狀態(tài)開關啟動按鈕M0.2停止按鈕M0.3潔零累計按鈕M0.4位狀態(tài)指示燈單機/全線指示燈MO.1MO.1運行指示燈M0.0停止指示燈M0.0數(shù)值輸入元件變頻器頻率給定VW1002VW1002最小值40,最大值50數(shù)值輸出元件白芯金屬工件累計VW70白芯聚料工件累計VW72想色芯體工件累計VW745.4.2分揀單元人機界面組態(tài)步驟和方法.創(chuàng)建工程TPC類型中如果找不到“"TPC7062Ks”的話，則請選擇“TPC7062K”，工程名稱為“335B-分揀站”。2、定義數(shù)據(jù)對象定義數(shù)據(jù)對象，所有的數(shù)據(jù)對象如下表5-6列出數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型注釋；運行狀態(tài)開關型［單機全線切換開關型啟動按鈕開關型停止按鈕開關型清零累計按鈕開美型變頻器頻率給定數(shù)值型白芯金屬工件累計數(shù)值型白芯塑料匚件累計數(shù)值型黑色芯體匚件累計數(shù)值型下面以數(shù)據(jù)對象“運行狀態(tài)”為例，介紹定義數(shù)據(jù)對象的步驟：⑴單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。⑵單擊“新增對象”按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Datal"、“Data2"、“Data3”等(多次點擊該按鈕，則可增加多個數(shù)據(jù)對象)。⑶選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設置”窗口。⑷將對象名稱改為：運行狀態(tài)；對象類型選擇：開關型；單擊“確認”。按照此步驟，根據(jù)上面列表，設置其他個數(shù)據(jù)對象。.定義數(shù)據(jù)對象根據(jù)前面給出的表，定義數(shù)據(jù)對象，所有的數(shù)據(jù)對象如下表5—7列出。表5-7觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應PLC地址數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型注釋運行狀態(tài)開關型單機全線切換開關型啟動按鈕開關型停止按鈕開關型清零累計按鈕開關型變頻器頻率給定數(shù)值型白芯金屬工件累計數(shù)值型白芯塑料工件累計數(shù)值型黑色芯體工件累計數(shù)值型下面以數(shù)據(jù)對象“運行狀態(tài)”為例，介紹定義數(shù)據(jù)對象的步驟：(1)單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。(2)單擊“新增對象”按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Datal"、“Data2"、"Data3”等(多次點擊該按鈕，則可增加多個數(shù)據(jù)對象)。(3)選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設置”窗口。(4)將對象名稱改為：運行狀態(tài)；對象類型選擇：開關型；單擊“確認”。按照此步驟，根據(jù)上面列表，設置其他個數(shù)據(jù)對象。.設備連接為了能夠使觸摸屏和PLC通訊連接上，須把定義好的數(shù)據(jù)對象和PLC內(nèi)部變量進行連接，具體操作步驟如下：（1）在“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。（2）點擊工具條中的“工具箱”圖標喏!，打開“設備工具箱”。（3）在可選設備列表中，雙擊“通用串口父設備”，然后雙擊“西門子_S7200PPI”在下方出現(xiàn)“通用串口父設備”，“西門子_S7200PPI”，（4）雙擊“通用串口父設備”，進入通用串口父設備的基本屬性設置，見下圖5-8。所示通用串口設備界面，作如下設置：a串口端口號（1?255）設置為：0-COM1；b通訊波特率設置為：8-19200；c數(shù)據(jù)校驗方式設置為：2-偶校驗；d其它設置為默認。圖5-8通用串口設備界面（5）雙擊“西門子_S7200PPI”，進入設備編輯窗口，如下見圖6-8所示。默認右窗口自動生產(chǎn)通道名稱I000.0—1000.7，可以單擊“刪除全部通道”按鈕給以刪除。(6)接下進行變量的連接，這里以“運行狀態(tài)”變量進行連為例說明。單擊“增加設備通道”按鈕，如圖5-9所示窗口5-9添加設備通道界面參數(shù)設置如下：a通道類型：M寄存器；b數(shù)據(jù)類型：通道的第00位；c通道地址：0；d通道個數(shù)：1；e讀寫方式：只讀。單擊“確認”按鈕，完成基本屬性設置。雙擊“只讀M000.0”通道對應的連接變量，從數(shù)據(jù)中心選擇變量：“運行狀態(tài)”。用同樣的方法，增加其它通道，連接變量，完成單擊“確認”按鈕。.畫面和元件的制作(1)新建畫面以及屬性設置①在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。選中“窗口0”,單擊“窗口屬性”，進入用戶窗口屬性設置。②將窗口名稱改為：分揀畫面；窗口標題改為：分揀畫面。③單擊“窗口背景”，在“其它顏色”中選擇所需的顏色。⑵制作文字框圖：以標題文字的制作為例說明。①單擊工具條中的“工具箱”燙■按鈕，打開繪圖工具箱。②選擇“工具箱”內(nèi)的“標簽”按鈕內(nèi)，鼠標的光標呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標，根據(jù)需要拉出一個大小適合的矩形。③在光標閃爍位置輸入文字“分揀站界面”，接回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。④選中文字框，作如下設置：A點擊工具條上的密（填充色）按鈕，設定文字框的背景顏色為：白色；b點擊工具條上的啰（線色）按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線；C點擊工具條上的口（字符字體）按鈕，設置文字字體為：華文細黑；字型為:粗體；大小為：二號；d點擊工具條上的國（字符顏色）按鈕，將文字顏色設為：藏青色。⑤其它文字框的屬性設置如下：a背景顏色：同畫面背景顏色；b邊線顏色：沒有邊線；c文字字體為：華文細黑；字型為：常規(guī)；字體大小為：二號；⑶制作狀態(tài)指示燈。以“單機/全線”指示燈為例說明：①單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標，彈出對象元件管理對話框，選擇指示燈6，按“確認”按鈕。雙擊指示燈。②數(shù)據(jù)對象中，單擊右角的“？”按鈕，從數(shù)據(jù)中心選擇“單機全線切換”變量。③動畫連接中，單擊“填充顏色”，右邊出現(xiàn)，“歸”按鈕，見圖5-10所示。④單擊“1_1”按鈕。見圖5—11所示。堀性設置獷麻顯性埴充勘魚|圖5-11標簽動畫組態(tài)屬性設置界面⑤“屬性設置”頁中，填充顏色：白色；⑥“填充顏色”頁中，分段點0對應顏色：白色；分段點1對應顏色：淺綠色。單擊“確認”按鈕完成。⑷制作切換旋鈕單擊繪圖工具箱中的白（插入元件）圖標，彈出對象元件管理對話框，選擇開關6,按“確認”按鈕。雙擊旋鈕，在數(shù)據(jù)對象頁的按鈕輸入和可見度連接數(shù)據(jù)對象“單機全線切換”。⑸制作按鈕。以啟動按鈕為例，給以說明：①單擊繪圖工具箱中“二”圖標，在窗口中拖出一個大小合適的按鈕，雙擊按鈕，屬性設置如下：②“基本屬性”頁中，無論是彈起還是按下狀態(tài)，文本都設置為啟動按鈕；“彈起功能”屬性為字體設置宋體，字體大小設置為五號，背景顏色設置為淺綠色；“按下功能”為：字體大小設置為小五號，其它同彈起功能。③“操作屬性”頁中，彈起功能：數(shù)據(jù)對象操作清0,啟動按鈕；按下功能：數(shù)據(jù)對象操作置1,啟動按鈕。④其它默認。單擊“確認”按鈕完成。⑹數(shù)值輸入框①選中“工具箱”中的“輸入框”.圖標，拖動鼠標，繪制1個輸入框。②雙擊1輸入框圖標，進行屬性設置。只需要設置操作屬性：數(shù)據(jù)對象名稱：最高頻率設置；a使用單位：Hz；b最小值：40；c最大值：50；d小數(shù)點位：0。⑺數(shù)據(jù)顯示,以白色金屬料累計數(shù)據(jù)顯示為例：①選中“工具箱”中的A圖標，拖動鼠標，繪制1個顯示框。②雙擊顯示框，出現(xiàn)對話框，在輸入輸出連接域中，選中“顯示輸出”選項，在組態(tài)屬性設置窗口中則會出現(xiàn)“顯示輸出”標簽。③單擊“顯示輸出”標簽，設置顯示輸出屬性。參數(shù)設置如下：a表達式：白色金屬料累計；b單位：個；c輸出值類型：數(shù)值量輸出；d輸出格式：十進制；e整數(shù)位數(shù)：0；f小數(shù)位數(shù)：0。④單擊“確認”，制作完畢⑻制作矩形框單擊工具箱中的口圖標，在窗口的左上方拖出一個大小適合的矩形，雙擊矩形，出現(xiàn)如圖6-22所示的窗口，屬性設置如下：a點擊工具條上的密（填充色）按鈕，設置矩形框的背景顏色為：沒有填充；b點擊工具條上的啰（線色）按鈕，設置矩形框的邊線顏色為：白色；c其它默認。單擊“確認”按鈕完成。5.工程的下載總結畢業(yè)設計是一個大學生總結自己在大學的三年里究竟學到了些什么的最好的辦法，用心把它做好是每一個即將畢業(yè)的大學生的責任，也是對自己的能力與水平的一個挑戰(zhàn)。同時也為自己的大學生活畫上一個圓滿的句號。因此我必須用心的把它做的盡可能的完好。畢竟，它和平時的課程設計不一樣。歷時近一個半月的畢業(yè)設計即將結束，雖說時間并不是很長，但也就是在這極短的時間內(nèi)，我在PLC方面有了一個很大的提高，學到了很多東西。本系統(tǒng)是在