基于MCGS组态小车自动运料系统.docx

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基于MCGS组态小车自动运料系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

组态控制技术属于一种计算机控制技术，它是利用计算机监控某种设备使其按照控制要求工作。

本次设计软件主要使用通用版MCGS组态软件，硬件主要使用天津源锋科技的模块化生产线（简称MPS训练装置）的平面仓储系统。

其中MCGS软件通过对现场平面仓储系统数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制等功能在PC机上开发出友好人机界面。

仓储系统是通过网络读取分拣系统的工作信号以及存储的数据值，由系统设定将分拣系统送来的不同颜色芯质的料块，送至指定的料库中。

本次设计就是使用MCGS软件系统和平面仓储硬件系统实现MCGS的仓储运料小车的运行和料块的入库数量监控，能在上位机组态运行环境中显示。

关键词：

MCGS组态　平面仓储系统上位机组态运行环境

Abstract:

ThecaptionConfigurationcontroltechnologybelongstoakindofcomputercontroltechnology,itistheuseofthecomputermonitoringandadevicetomakeitworkinaccordancewiththecontrolrequirements.ThisdesignsoftwaremainlyusethegenericversionoftheMCGSconfigurationsoftware,thehardwaremainlyusetianjingfengyuantechnologyofmodularizationproductionline（hereinafterreferredtoasMPStrainingdevice）theplaneofthestoragesystem.SitestoragesystembasedontheMCGSsoftwareofdatacollectionandprocessing,animationdisplay,alarmprocessing,processcontrol,andotherfunctionsinthePCtodevelopfriendlyman-machineinterface.Storagesystemisthroughthenetworktoreadthesortingsystemsignals,andthedatastoredvalue,setbythesystemfromthesortingsystemcorequalitativematerial,differentcolorsenttothedesignatedmaterialsinthelibrary.

ThisdesignistousetheMCGSsoftwareMCGSsystemandstoragehardwaresystemtheoperationofthestorageanddeliveryofthecarandthenumberofincomingmaterialblockmonitoring,candisplayintheupperunitstaterunningenvironment.

Keywords:

TheMCGSconfigurationPlanewarehousingsystemUpperunitstaterunningenvironment.

目录

摘要1

1.绪论3

1.1本课题的目的及意义3

1.2运料小车国内外研究状况3

1.3组态技术和MCGS组态简介4

1.3.1组态技术简介4

1.3.2组态技术概述4

2仓储运料小车精确定位工作原理及控制要5

2.1仓储运料小车精确定位系统控制要求5

3仓储运料小车定位的组态监控系统设计6

3.1组态软件6

3.1.1组态软件的功能6

3.2MCGS组态软件简介7

3.2.1MCGS通用版组态软件的功能特点7

3.2.2MCGS软件的整体结构7

3.2.3MCGS组态软件的组成部分8

3.3仓储运料小车工程及动画设计9

3.3.1MCGS组建新工程9

3.3.2仓储运料小车精确定位系统动画演示画面设计10

3.3.3数据对象的建立12

3.3.4动画连接14

3.3.5控制流程程序设计15

3.4演示工程运行调试动态画面16

4仓储运料小车PLC硬件和软件系统16

4.1PLC的硬件系统16

4.1.1S7-200PLC的硬件构成和性能特点17

4.1.2S7-200CPU结构和扩展模块17

4.2仓储运料小车的软件系统20

4.2.1STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍20

4.2.2基本功能20

4.3其他功能20

5PLC与组态的联机调试22

5.1MCGS软件与西门子PLC通过串口连接通讯的方法22

附录24

结束语28

谢辞29

参考文献30

1.绪论

1.1本课题的目的及意义

小车自动运料系统，由于其控制简单你，成本低，因此广泛应用于车站、码头、仓库，矿井等生产场所。

但传统夫人接触继电器控制系统，有着其自身的缺点。

例如：

整个运行过程中，小车的速度很难测定，如果太快，启动和制动是由于存在小车惯性很容易造成物料的掉落、抛洒、这样就不能实现安全的启动。

随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域。

早期运料小车电气控制系统多为继电器——接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长，体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须由专人负责操作。

现将PLC应用到运料小车控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低性的运行费用。

Plc运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便、设计施工调试周期短等优点。

在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定时间的停留，以满足生产工艺要求。

用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简单、方便、可靠性高等特点，并且程序设计方法多样，便于不同层次的设计人员的理解和掌握。

1.2运料小车国内外研究状况

（1）国内现状：

我国可编程控制器的引进、应用。

研制、生产是伴随改革开放开始的。

最初是在引进设备中大量使用可编程控制器。

接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。

目前，我国自己已经可以生产中小型可编程控制器。

（2）国外现状：

在生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行联锁保护的控制，及大量离散量的数据采集。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

（3）发展趋势：

限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要有分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、技术功能。

20世纪70年代初出现了微处理器，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传递及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。

随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。

将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用，它功能强大，可扩展到多达128I/O点，且能增加特殊功能模块或扩展板。

通信和数据连接功能选项使得PLC226在体积、通信和特殊功能模块应用方面非常完美。

PLC在运料小车控制系统的应用，具有巨大的经济和社会价值。

1.3组态技术和MCGS组态简介

1.3.1组态技术简介

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化领域的广泛应用，使得传统的工业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，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，导致其开发周期延长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率低，导致它价格昂贵。

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控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

1.3.2组态技术概述

组态（Configuration）意思就是模块化任意组合。

组态技术属于一种计算机控制技术，它是利用计算机监控某种设备使其按照控制要求工作。

利用组态控制技术构成的计算机组态监控系统主要由被控对象、传感器、I/O接口、计算机及执行机构等部分组成。

在计算机控制系统中，组态可分为硬件组态和软件组态两个层面的含义。

硬件组态是指系统中大量选用各种专业设备生产厂提供的成熟通用的硬件设备，通过对这些设备的简单组合与连接，构成自动控制系统。

这些通用设备包括控制器（MUC、IPC、和PLC等）各种检测设备（传感器、变送器）、各种执行设备（如电动机、电磁阀、气缸等）、各种发出命令的输入设备（如按钮、开关、给定设备）以及各种I/O接口设备，这些设备可根据需要进行组合。

目前，国内外许多自动化设备厂家都生产可供组态的自动化产品。

例如，德国西门子公司，三菱、日本欧姆龙、松下电工等公司。

法国施耐德公司，美国AB公司、中国浙大工控等公司。

这些厂家可提供各种工控机、I/O板卡、I/O模块、PLC等硬件产品。

软件组态是指利用专业软件公司提供的专业工控软件进行控制系统工程的设计。

2仓储运料小车精确定位工作原理及控制要

2.1仓储运料小车精确定位系统控制要求

送料小车将分拣后的料块分别送入相应的料库中存放。

系统硬件设备由直线导轨运料小车单元，步进电机单元，气动单元等组成。

仓储系统是通过网络读取分拣系统的工作信号以及存储的数据值，由系统设定将分拣系统送来的不同颜色芯质的料块，送至指定的不同料库中。

六种料块分别是：

黄色塑芯、黄色铝芯、黄色铁芯、蓝色塑芯、蓝色铝芯和蓝色铁芯。

本设计只做运料小车运料入库部分，所以料块由人工放置。

仓储系统实物结构如图所示。

仓库单元：

1#～8#料库，每个料库末端各装有一个限位开关，用于实现满仓位检测。

直线导轨运料小车单元：

直线导轨1个，运料小车1个，导轨左右两侧安装的极限位检测用的限位开关2个，标志运料小车原点位置的限位开关1个。

步进电机单元：

森创两相步进电机，步进电机脉冲细分驱动器。

步进电机用于控制运料小车的运行。

气动单元：

推料气缸，二位五通单电控电磁换向阀

如图2-1为平面仓储系统

图2-1平面仓储系统

3仓储运料小车定位的组态监控系统设计

3.1组态软件

组态软件又称组态监控系统软件（SupervisoryControlandDataAcquisition,数据采集与监视控制）。

它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。

它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，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。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统，给水系统、石油、化工、等领域的数据采集与监视控制，以及过程控制等诸多领域。

3.1.1组态软件的功能

组态软件具有以下几个方面的功能。

（1）具有强大的界面显示组态功能。

目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善、界面优美的特点。

可视化的风格界面，丰富的工具栏，操作人员可直接进入开发状态，节省时间：

丰富的图形控件和工控图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导；提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来；丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等，使界面生动、直观。

（2）具有良好的开放性。

社会化的大生产，使得系统构成的硬件不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。

开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。

开放性是衡量一个组态软件好坏的重要标志。

组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

（3）提供丰富的功能模块，满足用户的测控要求和现场需求。

利用各种功能模块完成事实监控、产生功能报表、显示历史曲线、实时曲线和提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既适用于单机集中式控制，DOS分布式控制，也可以是带远程通信能力的远程测控系统。

（4）具有强大的实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、开关量、字符型数据等，实现与外部数据的交换。

（5）有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编撰程序，增强图形界面交互能力。

（6）周密的系统安全防范，对不同的操作者赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。

（7）具有强大的仿真功能，使系统并行设计，从而缩短开发周期。

3.2MCGS组态软件简介

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem,通用监控系统）组态软件是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。

通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、具有通用性和易学易用等特点，在自动化领域有着更广泛的应用。

3.2.1MCGS通用版组态软件的功能特点

它是一款全中文可视化组态软件，界面简洁、大方、使用方便灵活。

MCGS通用版组态软件提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面。

此外还提供上千个精美的图库元件以及渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以保证快速地构建精美的动画，达到良好的动画效果。

它支持数据采集板卡，智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备等700多种国内外众多常用设备；支持温控曲线、计划曲线、实时曲线、历史曲线XY曲线等多种工控曲线；支持ODBC接口，可与SQLServer、Oracle、Access等关系数据库互联；支持OPC接口、DDE接口和OLE技术，可方便地与其他各种程序和设备互联。

它还有功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建等功能，完善的网络体系结构可以支持最新流行的各种通信方式，包括电话通信网，宽带通信网、ISDN通信网、GPRS通信网和无线通信网。

支持设备包括采集板、PLC、智能仪表、智能模块及变频器。

使用MCGS软件可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定、功能成熟、维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。

它具有功能完善、操作简单、可视性好、可维护性能强等突出特点已成功地应用于石油化工、钢铁行业、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、电力系统、能源原材料和航空航天等领域。

3.2.2MCGS软件的整体结构

MCGS组态软件系统包括组态环境和运行环境两部分。

组态环境相当于一套完整的工具软件，用来帮助用户设计和构造自己的应用系统；运行环境则按照组态环境中所构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。

组态环境与运行环境之间的关系和功能如图3-1、图3-2所示。

图3-1组态环境与运行环境之间的关系

图3-2组态环境与运行环境的功能

MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境。

用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成默认名为“新建工程X.MCG”的文件。

默认情况下，所有的工程文件都存放在安装MCGS时指定路径的Work文件夹里。

开发好的工程文件再由MCGS运行环境来执行，其与MCGS运行环境一起构成了用户应用系统，统称为“工程”。

创建一个工程就是创建一个新的用户应用系统。

3.2.3MCGS组态软件的组成部分

MCGS组态软件生成的应用系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五大部分构成。

如图3-3所示

图3-3MCGS组态软件的五大组成部分

（1）主控窗口是工程的主窗口，它确定了工业控制中工程作业的总体轮廓、运行流程、菜单命令、特征参数和启动命令等参数，是工程的主框架。

（2）设备窗口是连接和驱动外部设备的工作环境。

它是MCGS系统与外部联系的媒介。

（3）用户窗口主要用于生成工程中人机交互的图形界面，如生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等，由用户自己定义。

（4）实时数据库是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将M