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1、南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:ma kha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月毕业设计说明书（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，是企业生存和发展所必须面临和解决的现实问题。而PLC 控制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
2、廉物美的优点，是自动送料装车系统首选的主控制器件。本文主要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，并结合某货物分拣系统实现Smart line 700IE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 触摸屏毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Designing Monitoring program of Material handling and sorting system based on PLC AbstractWith the rapid changes in science and technolog
3、y in society today, various types of material handling automation production line of the increasingly high demand, the original production of feeding device, can not meet the current needs of a high degree of automation. Protect the production of security, reliability, lower production costs, reduce
4、 environmental pollution, reduce labor intensity and improve product quality and economic benefits, is the enterprise survival and development must face and solve reality. The PLC control system and compared to the traditional industrial control systems, high reliability, strong function, programmin
5、g is simple, easy and cheap to maintain the advantages of Automatic Loading System is the main control device of choice.This paper mainly introduces a kind of using the touch screen with S7-200 series PLC Human-machine interface design method,combine programming and implementation of Smart line 700I
6、E touch screen with S7-200 series PLC man-machine interface with a cargo sorting systemKeywords PLC Human-machine interface touch screen 本科毕业设计说明书（论文） 第 II 页 共II页目录第一章 绪论11.1 可编程控制器PLC11.1.1 PLC的特点21.1.2 PLC与别的控制器的比较21.2 人机界面HMI31.2.1 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.
7、1 监控系统选型72.2 西门子S7-200 PLC系统概述72.3 西门子SMART LINE 700IE 触摸屏使用简介82.3.1 西门子Smart Line 700IE触摸屏特点82.3.2 西门子Smart Line 700IE触摸屏的连接92.4 WINCC FLEXIBLE组态软件介绍122.4.1 SMATIC HMI介绍122.4.2 WinCC Flexible 的功能和特点122.4.3 WinCC Flexible 与ProTool的比较132.4.4 WinCC Flexible 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
8、计的基本思想153.1.1 分拣系统工作流程153.1.2 监控程序基本原理183.1.3 西门子S7-200 PLC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 自动控制界面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本科毕业设计说明书（论文） 第 38 页 共36页第一章 绪论自动分拣系统（Auto
9、mated Sorting System）是二次大战后在日本，美国的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的工作过程可以简单描述如下：通过各种运输工具送来的各种物品，在最短的时间内将这些物品运送到指定地点，自动分拣系统在最短的时间内将各种物品按照规定进行筛选分类。随着技术的发展,可编程控制器不仅可以实现一般的逻辑控制,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,使得控制系统的配置可以更加灵活,方便。将计算机和PLC结合起来,可以充分利用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
10、的人机界面实现人机对话和监控功能,并可以进行一定的辅助决策,这样就可以组成高性能价格比的控制系统。对PLC控制程序的状态和运行进行管理和控制，是PLC控制系统的重要组成部分。采用触摸屏和PC机对PLC控制程序进行监控是目前常用的几种PLC控制系统的监控手段。本课题采用西门子Smart Line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可以准确的选用和设计。通过这次设计能深入了解 PLC S7-200 和 HMI 设备的工作原理和软件编写。1.1 可编程控制器PLCPLC是以自动控制技术、微计算机技术、和通信技术为基础发
11、展起来的新一代工业控制装置。现在随着微处理器技术的发展，PLC得到了迅速的发展，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1.1 S7-200系列PLC1.1.1 PLC的特点1）重要的特点“可编程”在我们需要更改控制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，所以控制系统硬件能柔性化，其柔性化的结果使控制系统可靠性提高，从而给控制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采用了大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的
12、抗干扰技术，具有很高的可靠性。3）配套集全，功能完善，适用性高PLC发展到今天，已经形成了大，中，小各种规模的系统产品，可以用于各种规模的工业控制场合。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，可用于各种数字控制领域。4）容易学习，使用简单，深受工程技术人员欢迎PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工业等级的工程控制设备。对它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，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 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不太了解电子电路、不太懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便
13、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用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。6）体积小，重量轻，能量消耗低1。1.1.2 PLC与别的控制器的比较1）PLC与继电器控制在控制逻辑：PLC采用存储器逻辑，也称为“软连线”逻辑，继电器控制逻辑采用硬连线逻辑
14、。工作方式：继电器控制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：继电器控制线路使用大量的机械触点，连线也很多，可靠性和可维护性差；PLC控制逻辑，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。控制速度：继电器控制线路控制速度比较低；PLC控制速度高。定时控制：继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制，精度不高；PLC利用数字定时器进行时间控制，精度高，定时范围大2。2）PLC与工业PC工业控制计算机（工业PC）是一同用卫星计算机为基础的工业现场自动控制设备，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
15、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集散控制系统（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控制装备，但DSC发展的基础和方向与PLC有所不同。首先，在控制功能方面，DSC是在生产过程仪表控制的基础上发展起来的计算机控制装置，控制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”控制系统的基础上发展起来的计算机控制装备，控制功能侧重于开关量处理，顺序控制，逻辑运算方面3。1.2 人机界面HMI人机界面（Human Machine Interface, HMI），是
16、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 一种采用触摸屏的HMI设备在工业控制领域，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（Graph Operation Terminal，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
17、系统软件，是指一些数据采集与过程控制的专用软件，是自动控制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控制系统监控功能的，通用层次的软件工具。随着计算机和数字电路技术的发展，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 等接口的工业控制设备相连接，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，在工业控制系统中连接的主要设备种类是 PLC。通用的组态软件支持的种类非常多，如各
18、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很多，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。根据 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，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，
19、当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的控制软件又由于每个控制项目不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；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，因为它能够很好地解决传统工业自动软件存在的种种问题，是用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程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控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控
20、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，它解决了控制系统通用性问题。其预设备的各种软件模块可以非常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，可向控制层和管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
21、”的地位。在工业信息化的项目中，如果涉及实时数据采集，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。组态软件的特点主要有：（1）延续性和可扩充性。（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 WinCC Flexible 软件。（3）三菱电气公司的 SoftGOT 组态软件。中国主要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，由北京亚控科技发展
22、有限公司开发5。1.2.3 触摸屏的应用 触摸屏 GOT（Graphic Operation Terminal，图形操作终端设备）现在在人们生活中是无处不在的，从手机到电脑都采用了触摸屏，因为它是最简单，方便，自然的一种人机交互。它赋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。主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、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根据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
23、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，它的性能是很适合在工业领域中的应用，稳定性高，编程简单，开发周期短，保护和维修方便价格也不高所以在物料分拣系统中我采用了可编程控制器 PLC 来实现系统控制。现在 PLC 的产家比较多但是最流行，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控制和运行进行监控，上面也介绍了人机界面和触摸屏，从而如果把人机界面和触摸屏结合起来就起很大的作用，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 S7-200
24、226CN PLC 来控制系统，用Smart Line 700IE 触摸屏来实现监控系统，通过 WinCC Flexible 组态软件来编写监控程序。2.2 西门子S7-200 PLC系统概述SIMATICH S7-200 PLC 系统采用模块化设计，属紧凑型可编程控制器，控制系统的硬件有 CPU 模块，各种扩展模块和附加硬件组成。S7-200 PLC 既可独立控制简单的系统，又可连成网络控制复杂的系统，其应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动控制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。SIMATIC S7-200 PLC 结构紧凑，牢固
25、；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，实现复杂控制。3）质量稳定，安全可靠。S7-200 CPU 22X 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 ISO 9001 质量保证体
26、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，在一个长时间段（如190h），所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块可以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，中文的在线帮助信息，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Smart Line 700IE 触摸屏使用简介2.3.1 西门子Smart Line 700IE触摸屏特点如今，人机界面已经
27、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（SMART LINE），准确地提供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价比。精彩系列面板采用全新的高分辨率 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800480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，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 C
28、CFL，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 背光可以降低设备能耗，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 S7-200 PLC 组成完美的小型自动化解决方案。集成的 RS 422/485 通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型 PLC 建立稳定可靠的通讯连接。（三菱 FX 系列；欧姆龙 CP1 系列）。当采用 PPI 通讯时，通信速率高达 187.5kb/s。Smart Line 700I
29、E 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 Modicon MODBUS 串行连接。4）高性能处理器，高速外部总线及 64M DDR 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 64M DDR 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控制体系确保产品质量。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，
30、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，特别适用于工业现场的应用环境。2.3.2 西门子Smart Line 700IE触摸屏的连接1）Smart Line 700IE 触摸屏的尺寸 图 2-1 Smart 700IE 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。 如果两端都采用了电缆屏蔽，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
31、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 Smart Panel 连接操作步骤： 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。用户也可以使用附件中 USB/PPI电缆来代替 PC/PPI 电缆。 图2.3 PC/PPI电缆连接（2）通过 USC/PPI 电缆进行连接
32、连接步骤：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2.4 USB/PPI连接（3）通过以太网接口将组态 PC 与 Smart Panel 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，如果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 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 Smart Panel 连接a) 可以通过 RS485/422 端口或以
33、太网接口将 Smart Panel 与下列SIMATIC PLC 互连： SIMATIC S7-200 和 S7-200 CN SIMATIC S7-200 SMART LOGO! 0BA7b) Smart Panel 可以与下列第三方PLC 连接： 三菱 FX 系列 欧姆龙 CP1H、CP1L、CP1E-N 图3.3 PLC与HMI连接2.4 WinCC Flexible组态软件介绍 2.4.1 SMATIC HMI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说至关重要。 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
34、备)之间的接口。 PLC 就是控制过程的实际单元。 因此，在操作员和 WinCC flexible（位于 HMI 设备端）之间以及 WinCC flexible 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 设备上的画面可根据过程变化动态更新。 这基于过程的变化。2） 操作员对过程的控制操作员可以通过 GUI (图形用户界面)来控制过程。 例如，操作员可以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 系统可以记录报警和过程值。 该功能使您可以记录过
35、程值序列，并检索以前的生产数据。5） 过程值和报警记录HMI 系统可以输出报警和过程值报表。 例如，您可以在某一轮班结束时打印输出生产数据。6） 过程和设备的参数管理HMI 系统可以将过程和设备的参数存储在配方中。 例如，可以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。2.4.2 WinCC Flexible 的功能和特点WinCC flexible 是用于所有组态任务的工程系统。 WinCC flexible 采用模块化的设计。随着版本的逐步升高，所支持的设备范围以及 WinCC flexible 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
36、基于 Windows CE 的SIMATIC HMI 设备、西门子的 C7 (人机界面与 S7300 相结合的产品)、乃至PC机（需要 WinCC flexible 高级版）。2）支持 TIA（西门子的全集成自动化），可以与西门子的 STEP 7 V5.3、iMapV2.0 和 Scout 集成在一起。 3）优良的开放性和扩展性，支持 Visual Basic 脚本功能，集成 ActiveX 控件，从而将人机界面集成到 TCPIP 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。
37、 2.4.3 WinCC Flexible 与ProTool的比较1）西门子的人机界面过去用 ProTool 组态，SIMATIC WinCC flexible 是 ProTool 组态软件的基础上发展而来的系统级组态软件，支持多种语言、全球通用。WinCC flexible 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 WinCC Flexible 是 ProTool 的后继产品。ProTool 适用于单用户系统，WinCC flexible 可以满足各种需
38、求，从单用户、多用户到基于网络的工厂自动化控制与监视。大多数 SIMATlC HMl 产品可以用 ProTool 或 WinCC flexible 组态，而2004年以后的很多新型号面板（比如：OP73/Micro、OP77A/B、KTP178Micro、OP/TP177Micro/A/B 等）不再支持 ProTool 组态，只能使用 WinCC Flexible 组态。3）用 ProTool 开发的组态项目可通过 WinCC flexible 的移植向导非常简便地转换成 WinCC flexible 项目，这也体现了西门子对客户的劳动成果的高度重视和保护。 2.4.4 WinCC Flexi
39、ble 与 WinCC 的比较1）WinCC Flexible 和 WinCC 都是西门子 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管理。3）WinCC Flexible 目前主要是用来给西门子操作面板组态。但也可以组态基于 PC 的单用户操作员站项目，与 WinCC 相比虽然功能有所不及，但对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，但在不远将来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
40、组态软件介绍了一些基本概念，选择了西门子 S7-200 PLC 系列产品因为它体积小，功能多，成本不高，经济，实用。西门子 HMI 设备也推出了 Smart Line 系列触摸屏专门设置给 S7-200 PLC 使用的，它操作简单，组态 WinCC Flexible 软件也容易学习和编程，用这些设备就大大缩短了开发时间。第3章 监控程序设计3.1 监控程序设计的基本思想3.1.1 分拣系统工作流程 图3.1 工作流程图1）上料机构井式工件库警示灯工件推料气缸存放料台安装支架光电传感器 图3.2 上料机构在复位指令完成后，点击“启动”按钮，料筒光电传感器检测到有工件以后，推料气缸把工件推出至存放
41、料台，如果3秒钟后，料筒检测光电传感器仍未检测到工件，则说明料筒内无物料，这时警示黄灯闪烁，放入物料后熄灭；机械手将工件取走后，推料气缸缩回，工件下落，气缸重复上一次动作。双导杆气缸2）搬运机械手机构磁性传感器单杆气缸转轴气动手爪电感传感器步进电机图3.3 搬运机械手机构当存放料台检测光电传感器检测物料到位后，机械手手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后，延时0.5秒，手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向右旋转，
42、手臂旋转一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪放开物料,手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转，等待下一个物料到位，重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后，再将物料放入输送线上。3）成品分拣机构图3.4 成品分拣机构当入料口光电传感器检测到物料时，变频器接收启动信号，三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行，皮带开始输送工件。当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时，推料一气缸动作，将金属物料推入一号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止。当料槽
43、二检测传感器检测到白色物料时，旋转气缸动作，将白色物料导入二号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，旋转气缸转回原位，同时电动机停止。当物料为黑色物料直接导入三号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止。3.1.2 监控程序基本原理触摸屏监控系统设计主要原理是通过与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S7-200 PLC寄存器分类 因为 HMI 设备通过读写 PLC 的寄存器来控制和监视系统，所以要清楚 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（
44、I）数字量输入映象区是 S7-200 CPU 为输入端信号状态开辟的一个存储区，标识符为 I。可以按位、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辟的一个存储区，输出映像寄存器的标识符为 Q，可以按位、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
45、。（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。说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。2）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）PLC 执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这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。可以按位、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