飲料灌裝控制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)調(diào)試分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3338飲料灌裝控制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)調(diào)試分析案例 1207921監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 1120251.1組態(tài)軟件的概述 1201041.2數(shù)據(jù)庫的建立 1241501.3系統(tǒng)封面的組態(tài)設(shè)計(jì) 2226991.4系統(tǒng)主界面的組態(tài)設(shè)計(jì) 3196821.4.1灌裝環(huán)節(jié)的組態(tài)設(shè)計(jì) 3259261.4.2推送氣缸及傳送帶組態(tài)設(shè)計(jì) 484341.4.3系統(tǒng)操作盤的組態(tài)設(shè)計(jì) 4295921.5報(bào)警界面的組態(tài)設(shè)計(jì) 4281821.6灌裝日志表的組態(tài)設(shè)計(jì) 6238001.7報(bào)警日志表的組態(tài)設(shè)計(jì) 651681.8產(chǎn)量歷史曲線的組態(tài)設(shè)計(jì) 7179482系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試 8164002.1通信連接 881262.2運(yùn)行成果展示 9250952.2.1登錄界面介紹 9228822.2.2主工作界面功能效果 9210192.2.3報(bào)警界面效果 11161982.2.4報(bào)警日志表界面效果 12221992.2.5灌裝日志表界面效果 1212122.2.6產(chǎn)量歷史曲線圖效果 131監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)1.1組態(tài)軟件的概述本畢業(yè)設(shè)計(jì)所用組態(tài)軟件為北京亞控公司推出的商用組態(tài)軟件——組態(tài)王2.53,在我國裝機(jī)量約10萬臺，應(yīng)用范圍廣泛，涉及冶金、機(jī)械制造、化工等等自動生產(chǎn)為主要的生產(chǎn)方式的行業(yè)中。組態(tài)王的發(fā)展時(shí)間不長，但是發(fā)展速度比較快，實(shí)力也比較強(qiáng)。1.2數(shù)據(jù)庫的建立如下圖中數(shù)據(jù)詞典，就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)飲料灌裝機(jī)的。圖1.1組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表1圖1.2組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表2圖1.3組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表31.3系統(tǒng)封面的組態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)建組態(tài)首頁使整個組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)顯得更逼真和全面。畫面底部是一個系統(tǒng)進(jìn)入按鈕，通過一個簡單的語言命令“showpicture”運(yùn)行，按下系統(tǒng)按鈕后，屏幕從歡迎頁面進(jìn)入組態(tài)工作的主屏幕。圖1.4組態(tài)封面界面1.4系統(tǒng)主界面的組態(tài)設(shè)計(jì)圖1.5組態(tài)灌裝主界面1.4.1灌裝環(huán)節(jié)的組態(tài)設(shè)計(jì)在整個飲料灌裝機(jī)中，灌裝環(huán)節(jié)處于核心地位。轉(zhuǎn)盤的工作位4是灌裝。在這個部分的組態(tài)畫面中，有一個垂直放置的氣缸，作為從工作位3通過的合格空瓶頂起。然后頂起被一個氣爪夾住，在灌裝過程中依靠氣爪將空瓶固定在合適的位置，最重要的是灌裝管，當(dāng)氣爪夾住空瓶時(shí)，灌裝管就會灌裝液體。垂直氣缸動畫制作主要是利用位置和大小的變化，在這個欄目中選擇垂直移動，并與數(shù)據(jù)詞典中準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接。氣缸動畫效果可以在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)。灌裝閥的動畫效果是根據(jù)流動的影響來設(shè)置的，當(dāng)組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)，你會看到灌裝閥的動畫效果。氣爪是用組合圖形繪制的，因此，動畫設(shè)置僅要求水平移動三角形，用作夾具，在運(yùn)行時(shí)可以看到氣爪夾緊空瓶的效果。對于灌裝指示燈的動畫，只需添加它們在數(shù)據(jù)詞典中閃爍的條件。1.4.2推送氣缸及傳送帶組態(tài)設(shè)計(jì)在配置的組態(tài)主界面上有三個傳送帶和三個用于推料的氣缸。傳送帶1用于在系統(tǒng)啟動和運(yùn)行后運(yùn)輸空瓶，而氣缸1負(fù)責(zé)將空瓶子從送料傳送帶推入工作轉(zhuǎn)盤。傳送帶2是用來傳送不合格瓶子的.傳送帶2與位于工位3的推送氣缸2合作，負(fù)責(zé)傳送在工位2檢測到的不合格瓶子到廢料傳送帶。傳送帶3是將合格的飲料送到下一個包裝環(huán)節(jié)，氣缸3負(fù)責(zé)將工作臺的合格產(chǎn)品推出轉(zhuǎn)盤，推到合格的傳送帶。三套推送氣缸和傳送帶的動畫設(shè)置基本相同。傳送帶動畫是在流體動畫效果中設(shè)置的，所以在運(yùn)行時(shí)，屏幕會顯示傳送帶填充顏色的變化，給人一種傳送帶運(yùn)動的視覺效果。水平推缸的動畫效果主要是根據(jù)位置和尺寸的改變，以設(shè)定水平推缸動作效果，由水平推缸移動，僅在氣缸工作的情況下，就能在視覺效果上觀察到氣缸活塞橫向伸出。動畫中改變瓶子位置的設(shè)定要比上面提到的復(fù)雜一點(diǎn)，要求暗含、橫向運(yùn)動。這個方法會使瓶子看起來更小一些，而且能夠減少用戶的操作時(shí)間。通過采用隱含移動和水平移動，瓶內(nèi)液體高度可調(diào)節(jié)至一個合適。如果你想把瓶子從傳送帶中取出或者放入瓶中時(shí)，就必須使瓶子處于垂直方向。在系統(tǒng)工作過程中，瓶子不是一直都有的，因此，要用暗含動畫效果，無需展示時(shí)處于隱形狀態(tài)，需要活動時(shí)在屏幕上，通過水平動畫設(shè)置將其移動到傳送帶。1.4.3系統(tǒng)操作盤的組態(tài)設(shè)計(jì)有九個按鈕和一個顯示界面。它可以用于顯示系統(tǒng)是手動還是自動運(yùn)行界面運(yùn)行。九個按鈕用于手動/自動模式，啟動和停止按鈕用于自動運(yùn)行，以及系統(tǒng)為安全起見必須有的急停按鈕按鈕。其余四個點(diǎn)動按鈕用于手動運(yùn)行、工作轉(zhuǎn)盤，以及三個傳送帶，用于在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)清理瓶子。按鈕通過命令語言設(shè)置工作狀態(tài)，當(dāng)它按下時(shí)，信號為1，當(dāng)它被提上來時(shí)，信號為0。1.5報(bào)警界面的組態(tài)設(shè)計(jì)報(bào)警界面采用六個報(bào)警指示燈設(shè)計(jì)，即2-6個工位報(bào)警指示燈和1號傳送帶的報(bào)警指示燈。當(dāng)送料傳送帶發(fā)生故障時(shí)，傳送帶1環(huán)節(jié)的報(bào)警指示燈會點(diǎn)亮，這時(shí)按下急停的按鈕，從而停止系統(tǒng)的運(yùn)行，避免長時(shí)間的工作盤閑置和空瓶浪費(fèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤工位二失效后，不能完成對瓶子氣密性的檢測。通過對整個生產(chǎn)線上的設(shè)備及工藝分析，發(fā)現(xiàn)其中一個問題就是在氣爪夾瓶的過程中存在水平移動的情況。這也許是因?yàn)榇怪睔飧撞惶嵘@樣會造成不正確灌裝動作和妨礙系統(tǒng)。水平氣缸在運(yùn)行中發(fā)生問題時(shí)，會造成瓶身底部與瓶蓋接觸部位漏氣。還有一種情況，就是夾緊氣爪出了問題，造成充氣不充分或者氣壓檢測結(jié)果不盡合理等，造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至卡死，還有可能充氣閥失效或者氣壓傳感器受損，造成不能檢測氣密性，對原氣密測試流程產(chǎn)生擾動，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)效率及系統(tǒng)穩(wěn)定性。工位三失效后，不合格品氣缸無法推送，造成次品在轉(zhuǎn)盤內(nèi)持續(xù)工作，導(dǎo)致產(chǎn)品罐裝時(shí)飲料撒漏，造成大量次品的產(chǎn)生，并可能對灌裝設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。當(dāng)工位四發(fā)生故障時(shí)，無法精確地進(jìn)行灌裝操作，導(dǎo)致出現(xiàn)不合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，造成浪費(fèi)；在嚴(yán)重的情況下，飲料的溢出損壞了灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對灌裝機(jī)本身造成了巨大的不可逆轉(zhuǎn)的危害。工位五發(fā)生故障時(shí)，打瓶蓋工序不能正常工作，生產(chǎn)的飲料沒有完成封蓋操作，造成大量不合格產(chǎn)品，浪費(fèi)了生產(chǎn)原料。當(dāng)工位六故障時(shí)，合格品推出氣缸不能工作，合格品不能推出，導(dǎo)致合格品通過灌裝工作轉(zhuǎn)盤重復(fù)轉(zhuǎn)移，無法生產(chǎn)合格飲料，干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行；嚴(yán)重時(shí)，瓶裝飲料卡在旋轉(zhuǎn)臺上或溢出，損壞灌裝設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)。圖1.6報(bào)警指示界面1.6灌裝日志表的組態(tài)設(shè)計(jì)灌裝日志表的設(shè)計(jì)目的是在組態(tài)畫面創(chuàng)建一個表格，收集每天灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)的灌裝飲料的數(shù)量，并將其并排歷史記錄，以供未來的數(shù)據(jù)分析之用。圖1.7灌裝日志表界面1.7報(bào)警日志表的組態(tài)設(shè)計(jì)報(bào)警日志表接口主要用于記錄系統(tǒng)的故障信息，通過該表，我們可以對系統(tǒng)的維護(hù)情況有一個清晰的了解。圖1.8報(bào)警日志表界面1.8產(chǎn)量歷史曲線的組態(tài)設(shè)計(jì)圖1.9產(chǎn)量歷史曲線界面產(chǎn)量歷史曲線較好地體現(xiàn)了灌裝機(jī)實(shí)際產(chǎn)能，記錄每一天充裝合格產(chǎn)品情況，以及產(chǎn)生實(shí)時(shí)曲線。在生產(chǎn)過程中，由于各種原因可能會造成產(chǎn)量不準(zhǔn)確或波動過大的情況，通過對這些問題進(jìn)行分析和總結(jié)，找出解決方法。產(chǎn)量用曲線表示，產(chǎn)量可一目了然，直觀明了。曲線比較日產(chǎn)量的差異是很容易的，這些數(shù)據(jù)將是系統(tǒng)產(chǎn)能調(diào)整的重要依據(jù)。

2系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試2.1通信連接在聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，PC機(jī)PC/MPI適配器適配器和標(biāo)準(zhǔn)RS-232C通信電纜與S7-200的PLC進(jìn)行通信。在PC機(jī)和PLC成功通信后，打開PLC編程軟件STEP7，看看PLC連接到哪個USB接口。試驗(yàn)所用PLC經(jīng)USB2接口與PC機(jī)相連。見圖2.1：圖2.1PLC與PC機(jī)聯(lián)機(jī)端口查詢打開組態(tài)王，在設(shè)備列中查找com設(shè)置，為西門子S7-200選擇PLC，利用它的USB接口把它的地址設(shè)成com2，為了使PLC與組態(tài)王之間能順利地進(jìn)行通訊。圖2.2組態(tài)王與PLC通訊連接設(shè)置1圖2.3組態(tài)王與PLC通訊連接設(shè)置22.2運(yùn)行成果展示2.2.1登錄界面介紹圖2.4歡迎進(jìn)入畫面系統(tǒng)登錄界面為系統(tǒng)封面，配置運(yùn)行后，先顯示該界面。用戶在該接口函數(shù)下點(diǎn)選“菜單”，即可打開相應(yīng)窗口進(jìn)行操作。點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”按鈕，可以進(jìn)入主工作界面。2.2.2主工作界面功能效果主工作界面功能效果其實(shí)就是組態(tài)王畫面中一套灌裝流程的展示。送料工位作用，由送料氣缸推送至轉(zhuǎn)盤工作位，進(jìn)入灌裝流程。氣密性檢測效果，不管空瓶氣密性檢測結(jié)果怎樣，都會有提示信息的。若空瓶氣密性檢測不合格，空瓶將由3號工位內(nèi)的氣缸推出，通過傳送帶運(yùn)輸?shù)綇U料存放區(qū)。若空瓶的氣密性檢測合格，下一步灌裝操作將在工位4進(jìn)行。灌裝效果，工作臺底部氣缸將空瓶抬起，氣爪夾住瓶口，打開流量閥，進(jìn)行灌裝時(shí)，灌裝指示燈亮，組態(tài)畫面上顯示提液動畫，說明灌裝效果。不合格產(chǎn)品質(zhì)量及氣密性檢驗(yàn)不合格的空瓶由3號工位的氣缸推出，使用廢品運(yùn)輸傳送帶，送至廢料存放區(qū)。打瓶蓋效果，5號工位有垂直放置的打瓶蓋氣缸，4號工位合格品再通過工位5時(shí)，垂直氣缸伸出，進(jìn)行打瓶蓋飲料操作。合格品產(chǎn)出效果，工位6的氣缸將灌裝完成的飲料推上合格品運(yùn)輸傳送帶，送往合格品存放地。圖2.5不合格瓶被推出效果圖圖2.5呈現(xiàn)的是不合格品被推上廢料運(yùn)輸氣缸的畫面。圖2.6罐裝過程效果圖圖2.6呈現(xiàn)的是工位4合格空瓶正在進(jìn)行灌裝的畫面。2.2.3報(bào)警界面效果圖2.7傳送帶1故障警報(bào)指示傳送帶1停止工作時(shí)，傳送帶1的報(bào)警指示燈會亮起，提醒操作人員注意灌裝工作轉(zhuǎn)盤可能處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成浪費(fèi)，需要及時(shí)斷電。工位2出現(xiàn)故障，其中一個原因可能是工位2氣缸及氣爪出現(xiàn)了問題，另外一個原因則可能是缺乏氣壓和充氣電磁閥的操作有問題，這兩個原因都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失速。此時(shí)，工位2的報(bào)警指示燈會點(diǎn)亮，提示操作人員氣密性環(huán)節(jié)失效。工位3出現(xiàn)故障時(shí)，八成是氣缸推送廢料時(shí)發(fā)生故障，工位3報(bào)警指示燈會亮起，需盡快按下急停按鈕以停止系統(tǒng)運(yùn)行，使得次品不能進(jìn)入灌裝工位，造成滲漏，損壞灌裝機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)。工位4出現(xiàn)故障時(shí)，更有可能是氣缸無法抬起，或者是灌裝電磁閥不能正常工作，這兩個問題都會導(dǎo)致出現(xiàn)次品，也會干擾正常的灌裝工序。當(dāng)氣爪不能工作時(shí)，可能由于工件機(jī)械結(jié)構(gòu)因充填時(shí)外溢飲料而受損，或者氣爪不能松開，干擾了轉(zhuǎn)盤的工作流程。此時(shí)，您需要按急停按鈕來停止整個系統(tǒng)，然后才能對其進(jìn)行檢修。工位5的主要故障點(diǎn)是打瓶蓋氣缸不能正常工作，造成不能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品和浪費(fèi)了大量原料，此時(shí)需要盡快停機(jī)維修，以保證生產(chǎn)需求。工位6故障與工位3類似，主要是氣缸故障，其影響是合格品在轉(zhuǎn)盤上反復(fù)出現(xiàn)，輕則造成浪費(fèi)和造成不合格品，嚴(yán)重時(shí)可能會損壞灌裝設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)，影響設(shè)備的性能。一旦出現(xiàn)工位6發(fā)