近年來，隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用，人們對自動化也提出了更高的要求。面對種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置，傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件暴露出來的缺陷越來越多，比如程序修改困難，開發(fā)周期長，重復(fù)使用率低，價(jià)格昂貴，可靠性差等，這些足以說明其已經(jīng)無法滿足用戶的各種需求了。組態(tài)軟件出現(xiàn)后，傳統(tǒng)工控軟件存在的各種問題被很好的解決，用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，任意組態(tài)控制對象和控制目的，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。本文主要利用了松下FPO系列PLC作為主控制器，輔以多種傳感器、氣泵、氣缸和電機(jī)等硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對鐵塊、鋁塊和顏色塊的分揀功能，同時(shí)采用了北京昆侖通態(tài)公司的MCGS觸摸屏作為監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對該系統(tǒng)啟動、停止的遠(yuǎn)程控制以及系統(tǒng)運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

    1．1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

    本文所設(shè)計(jì)的物料分揀系統(tǒng)主要由控制部分、檢測部分、輸送部分、分揀部分和監(jiān)控部分等五個(gè)模塊組成。圖1為該物料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 物料分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    控制部分選用的是松下FPO系列的PLC。其接收到檢測部分反饋的信號后，進(jìn)行一系列快速且可靠的處理后，將控制指令發(fā)送至輸送部分、分揀部分和監(jiān)控部分。

    檢測部分主要由電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、光電傳感器等各種傳感器組成。其作用是通過不同的傳感器檢測出物料種類或其他信息后將信號反饋至控制部分。

    輸送部分主要包括變頻器、電機(jī)和傳送皮帶等。其作用是將物料通過傳送皮帶輸送至各個(gè)用于檢測物料種類的傳感器的有效檢測區(qū)內(nèi)，進(jìn)行物料種類的檢測。

    分揀部分主要由氣缸和電磁閥等組成。其作用是根據(jù)接收到的控制指令，將不同種類的物料分別推人各自所對應(yīng)的下料槽。

    監(jiān)控部分選用的是北京昆侖通態(tài)公司的MCGS觸摸屏。其作用是對整個(gè)系統(tǒng)的啟動、停止以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果有需要還可通過添加構(gòu)件的方式，來實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行曲線的查詢、實(shí)時(shí)報(bào)警及報(bào)警記錄查詢、各種報(bào)表的生成等功能。

    1．2系統(tǒng)的工作原理。

    該物料分揀系統(tǒng)是通過觸摸屏進(jìn)行啟動、停止控制，且實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是如何利用不同類型的傳感器對待測物進(jìn)行檢測并分類的。當(dāng)供料槽中有待測物料時(shí)，就會被此處的傳感器檢測到，由氣缸將待測物推上傳送帶，運(yùn)行期間待測物會經(jīng)過不同種類的傳感器的檢測，當(dāng)電感傳感器檢測到鐵塊時(shí)，對應(yīng)氣缸動作將待測物推入1#下料槽；當(dāng)電容傳感器檢測到鋁塊時(shí)，對應(yīng)氣缸動作將待測物推入2#下料槽；當(dāng)顏色傳感器檢測到顏色塊時(shí)，對應(yīng)氣缸動作將待測物推入3#下料槽；否則，繼續(xù)前行。

2 觸摸屏工程的設(shè)計(jì)

    本設(shè)計(jì)采用了北京昆侖通態(tài)公司生產(chǎn)的MCGS觸摸屏作為物料分揀系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備，通過MCGSE嵌入式通用監(jiān)控系統(tǒng)軟件提供的大量圖形對象和動畫構(gòu)件，用戶可以進(jìn)行任意組態(tài)，來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

    2．1制作工程畫面。

    首先是建立用戶畫面，其標(biāo)題可以“物料分揀系統(tǒng)”，并且設(shè)置好適合觸摸屏屏幕的尺寸。另外可以通過“設(shè)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動加載的窗口。建立好畫面后，就開始結(jié)合物料分揀系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行編輯，放置如電機(jī)、電磁閥、電感傳感器、電容傳感器、光電傳感器和觸摸按鈕等各種圖形對象、動畫構(gòu)件和文字，來逼真的呈現(xiàn)物料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

    2．2定義數(shù)據(jù)對象。

    MCGS系統(tǒng)中各個(gè)部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分協(xié)調(diào)動作。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。只有將工程畫面中的圖形對象的動畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性的連接后，才可以驅(qū)動圖形的動態(tài)顯示。

    2．3動畫連接。

    前面已經(jīng)利用圖形對象將工程畫面構(gòu)建完成，但此時(shí)畫面是靜止不動的，要想真實(shí)地描述外界對象的狀態(tài)變化，就必須對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對其過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。MCGS為每一種基本圖形元素都定義了不同的動畫屬性，如圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍『生等狀態(tài)的特征參數(shù)。MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)陛連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。這樣在系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，都由數(shù)據(jù)對象的實(shí)時(shí)采集值進(jìn)行驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動畫效果。

3 觸摸屏與PLC之間的通訊

    3．1如何實(shí)現(xiàn)MCGS和PLC設(shè)備的聯(lián)接?

    本物料分揀系統(tǒng)所采用的松下FP0系列PLC上有—個(gè)編程接口，同時(shí)也是數(shù)據(jù)通訊接口，其近距離的數(shù)據(jù)傳輸是通過串行通訊協(xié)議完成的。因此，PLC與觸摸屏之間采用了RS232通訊線進(jìn)行連接。

    在MCGS系統(tǒng)中，其與外部硬件設(shè)備的連接由設(shè)備窗口負(fù)責(zé)建立的，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)工業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此MCGS與PLC設(shè)備的聯(lián)接是通過設(shè)備窗口完成的。

    首先，我們在設(shè)備窗口中進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，因?yàn)樵贛CGS中PLC設(shè)備是作為子設(shè)備掛在串口父設(shè)備下的，因此在向設(shè)備組態(tài)窗口中添加PLC設(shè)備前，必須先添加一個(gè)串13父設(shè)備。然后，對串口通訊父設(shè)備進(jìn)行設(shè)備屙l生的設(shè)置，其設(shè)置要求必須與所用設(shè)備的通訊協(xié)議一致，否則將無法實(shí)現(xiàn)正常通訊。結(jié)合本系統(tǒng)，我們設(shè)置通訊端口為COM 1，通訊波特率為9600比特／秒，數(shù)據(jù)位數(shù)為8，選擇奇校驗(yàn)方式，停止位位數(shù)為1位。至此就完成了MCGS與PLC設(shè)備的聯(lián)接。

    3．2怎樣對PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫?

    我們建立了MCGS與PLC系統(tǒng)之間的連接后，只需要在PLC設(shè)備的設(shè)備屬性設(shè)置對話框中對其通道屬性進(jìn)行沒置，并建立起通道與MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的連接，就可以對PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作了。

    3．3怎樣把從PLC讀來數(shù)據(jù)與監(jiān)控界面中的動畫建立起連接?

    當(dāng)我們在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中建立了所需的數(shù)據(jù)對象，并在PLC設(shè)備屬性設(shè)置對話框中把它們與對應(yīng)的設(shè)備通道連接起來后，只需要在準(zhǔn)備設(shè)置動畫的構(gòu)件的動畫組態(tài)屬性設(shè)置對話框中選中相應(yīng)的動畫連接復(fù)選框，然后將對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象與其連接起來就行了。

4 結(jié)論

    本文主要闡述了MCGS觸摸屏在以松下PLC為主控制器的物料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。系統(tǒng)采用了觸摸屏作為人機(jī)交互工具，使得現(xiàn)場人員操作起來非常簡單，提高了人機(jī)界面的靈活性，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)且自動保存，此外還具有體積相對較小，安裝方便，便于維護(hù)，成本較低等優(yōu)。