北京联合大学机器视觉检测台自动控制系统设计

1、毕 业 设 计题目：机器视觉检测台自动控制系统设计姓 名： 学 号： 学 院： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 指 导 教 师： 协助指导教师： 201 年 月 日北京联合大学 毕业设计 摘 要为了提高机器视觉检测系统中摄像头的定位精度和实现摄像头的全自动调节，本文结合实际工业生产需求详细叙述了怎样进行机械机构设计、硬件选型与硬件接线以及精度计算设计等工作。其中硬件设计包含怎么选择合适的控制器、控制工艺、驱动设备、上位监控软件及网络通信方式等机器视觉检测台自动控制系统中的重要组成部分；精度计算设计主是指通过计算步进电机步距角与其高速脉冲频率的关系来实现摄像头移动位置的精确定位。关键词：自

2、动检测系统、PLC、步进电机AbstractPrecision detection technology as the key to promoting industrial development and the efficiency of detection to some extent reflects the development of the manufacturing sector; for machine vision inspection system has the advantage of high precision, on-line, real-time, non-c

3、ontact, etc., with industrial production field of automation requirements continue to increase, machine vision inspection applications in various fields more widely, such as assembly line parts recognition positioning, size and location of the measurement of mechanical components, parts flaw detecti

4、on, mechanical parts assembly Appearance inspection and product testing completely.In order to improve the positioning accuracy of the machine vision inspection system in the camera and the camera's automatic adjustment realization, this paper actual industrial production requirements described

5、in detail how mechanical structure design, hardware selection and the hardware wiring and accuracy of the calculation and design work. The hardware design includes how to choose the right controller to control the process, drives, PC and network monitoring software, communications and other machine

6、vision inspection station automatic control system, an important part; precision computing design of the main means by calculating the stepper motor step Relationship angle from its high-speed pulse frequency to achieve precise positioning camera movement position.Keywords: Automatically Detecting S

7、ystem, PLC, Stepper Motor.目 录摘 要IAbstractII引 言11绪论21.1上位监控21.2驱动技术22 总体方案设计42.1 机器视觉检测台控制系统构成42.1.1 机械总体结构42. 2控制工艺要求52. 3总体方案53硬件设计83. 1 信号分析83. 2 硬件选型93. 2 硬件组态103. 3I/O分配133. 4硬件原理图143. 5操作面板和控制面板设计154 软件设计174. 1 程序结构174. 2 主程序分析174. 3急停子程序194. 4复位子程序204. 5手动子程序204. 6自动子程序204. 7报警子程序225 上位设计235.

8、1 新建项目235.1.1 添加新的驱动程序255.1.2建立新驱动程序的链接255. 3建立变量265. 4 初始画面275. 5 运行画面275. 6 报警画面285. 7 参数画面296调试及解决方案30结 论31致 谢32参考文献33-III-北京联合大学 毕业设计 引 言精密测量与检测的效率很大程度上体现了制造业的发展水平，对精密测量与检测技术要求有了极大地提高,且现代工业生产领域对自动化程度要求的越来越高，机器视觉检测技术是一种在工业、医疗、智能交通等领域应用越来越广泛的新型技术，机器视觉检测技术是通过运用计算机图形图像学对摄像头采集的图像进行处理，而后运用自动化控制、计算机图形图

9、像学、数字信号处理等的非接触式测量技术。在工业生产中,传统的检测技术需要众多的检测工人, 且存在众多人类视觉不能够感知的场合，如不可见物体感知、精确定量感知、危险场景感知等，这不仅影响生产效率加大生产成本,而且带来不可靠及安全因素；而作为近几十年迅速崛起的一种新型计算机技术与科学，机器视觉检测技术克服了传统检测技术的缺点，即是使机器视觉具有信息处理的能力，用机器代替人来做相关的测量和判断；所以近年来基于机器视觉的自动化检测系统已经在汽车制造、医学检测、食品检测以及各种工业加工品生产检测等众多工作危险或者人工无法完成的环境下代替人工工作。机器视觉在应用于实际项目之前，通常需要在检测台上进行算法研

10、究和测试。目前市场上的机器视觉检测系统为适应不同对象的检测要求，摄像头的位置通常可以进行调解，但大都是手动调节或半自动调节。本设计所设计机器视觉检测系统机构中的摄像头可以进行自动调节，并可实现上位监控和控制系统之间的通信；在上位监控系统中有摄像头位置状态显示，可进行上位调节控制、参数设置和报警等功能。1绪论机器视觉是一个正处在快速发展中的学科，其理论体系及控制体系还在不断完善，而随着工业生产领域对自动化程度要求的不断提高，对机器视觉检测系统的要求也在不断提高，因此进一步开展视觉检测的实践研究和理论探索，引进及学习国外先进的机器视觉检测技术与学术思想，对开拓视觉检测新的应用领域，具有十分重要的意

11、义。1.1上位监控目前市场上的上位监控软件有iFIX、组态王、InTouch、WinCC等等。其中，InTouch：InTouch软件是第一批进入中国的组态软件。在八九十年代，基于Windows3.1的InTouch软件一度让早期研究人员耳目一新，而且InTouch可以提供大量的图库；但是，早期的InTouch软件采用方式与驱动程序通信，使用性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全适用基于32位的Windows操作平台，并且提供了OPC支持。组态王：组态王是中国第一家相对具有一定影响力的组态软件开发公司；组态王给用户提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持

12、方便中国用户使用，组态王也提供多种硬件驱动程序。WinCC：西门子公司旗下的WinCC上位监控软件也具有一套完备的组态开发环境，WinCC上位监控软件可提供类语言的脚本，包括调试环境，WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。1.2驱动技术现行市场中所流通的驱动设备主要分为气压驱动、液压驱动、电气驱动。气压驱动主要优点是经济成本低，驱动系统具有缓冲作用，气源方便，结构相对简单，能够在粉尘、高温等环境恶劣的条件中工作。气压驱动的缺点是装置体积大，功率质量比小，同时由于空气的可压缩性使得机器人在任意定位时，位姿精度不高。适用于灰尘大、易爆与易燃的场合。液压驱动与气压驱动相比体积小，驱动平

13、稳，系统的固有效率高，且快速性好，功率质量比大，同时液压驱动的速度调节比较简单，能够在较大范围内实现无级调速；用电液伺服调整运动方向和液体流量时，可以使机器人的轨迹重复性提高；液压驱动的缺点是易漏油，这将影响定位的精度与工作的稳定性，而且会造成污染环境。液压驱动大多用于要求运行速度偏低，输出力较大的场合。电气驱动是利用各种电机产生的转矩或力，直接或经过减速机构去驱动负载，减少了由电能变为压力能的中间环节，直接获得要求的机器人运动；由于电气驱动具有响应快，信号监测、信号监测、运动精度高，信号监测、使用方便，成本低廉，不污染环境，传递和处理方便，驱动效率高等诸多优点，电气驱动已经成为市场中应用最多

14、，最普遍的驱动方式。1.3主要研究内容机器视觉自动检测台控制系统的设计任务旨在研制一台在高度和水平方向均能实现自动调节的装置，主要研究内容包括：机械设计，控制系统硬件设计和上位界面软件设计等。2 总体方案设计机器视觉自动检测台控制系统的设计的主要研究内容包括：机械设计，控制系统硬件设计和上位界面软件设计等。故需对本设计实施方案在控制器、控制工艺、驱动设备、上位监控软件及网络通信方式选择进行详细分析。2.1 机械结构机器视觉自动检测台系统主要包括传输机构、升降机构、水平移动机构等机械机构。根据项目需求，其中传输机构主要负责传输待检测工件，可以使用普通电机皮带传输。所以需要设计传送装置，而升降机构

15、与水平移动机构的主要工作是驱动升降机机构和水平机构将摄像头移动到指定位置，可以使用丝杠滑杆结构实现。又因要求摄像头移动位置要精确，因此可以使用步进电机或伺服电机进行驱动。机械结构示意图如图2-1所示。1、步进电机1 2、上限位开关 3、升降导轨丝杠 4、左限位开关 5、摄像头安装位置6、步进电机2 7、升降滑块 8、水平移动滑块 9、连接板 10、水平导轨丝杠11、右限位开关 12、下限位开关 13、传输装置 14、头辊 15、尾辊图2-1机械机构示意图2. 2控制工艺要求机器视觉自动检测系统包括传输机构，升降机构，水平移动机构，机器视觉设备和控制系统等。机器视觉设备包括摄像头，光源（可选）和

16、计算机。传输机构负责传输待检测工件，可以使用普通电机皮带传输。驱动升降机机构和水平机构将摄像头移动到指定位置，可以使用丝杠滑杆结构实现。由于要求摄像头移动位置要精确，因此可以使用步进电机或伺服电机进行驱动。计算机需要显示摄像头当前的位置，并通过控制系统实现对电机的控制。（a）启动：在系统处于停止状态时，按下控制面板上的SB1系统启动按钮，若摄像头不在初始位置，则系统启动指示灯HL1闪亮，若摄像头位于初始位置，则启动指示灯HL1常亮。（b）复位：系统启动后，按下复位按钮SB2，摄像头回复初始位置。（c）模式选择：系统启动并复位成功后，由SA1实现就地/远程模式的选择，并通过相应的指示灯进行模式指

17、示。（d）就地控制：系统启动且摄像头回复初始位置后，可通过控制面板上的手动点动按钮调节摄像头位置，通过控制面板上的启停按钮实现传送带的启停传输。其摄像头具体位置可在上位监控系统中进行显示。（e）远程控制：摄像头具体位置可在上位监控系统中进行显示。光电传感器故障或运行故障，在上位监控系统中均能实现报警功能。在系统启动且摄像头回复到初始位置后，可以通过上位监控系统中的手动模式实现摄像头位置的点动调节，而在自动模式下在参数画面中放置的输入输出域中输入移动量，点击确定按钮可对摄像头进行精确定位，以及对传送带进行远程启停控制。2. 3总体方案机器视觉自动检测台控制系统实现对摄像头的位置进行自动调节和高精

18、度定位。本毕业设计的实施方案在控制器、控制工艺、驱动设备、上位监控软件及网络通信方式选择进行以下分析。（1）驱动设备选型本课题传输机构、升降机构、水平移动机构等机械机构，所需机械运动要靠驱动设备来实现，直流电机、交流电机、伺服电机、步进电机等都是可供选择的驱动设备。其中，传输机构主要负责传输待检测工件，将待检测工件运送到指定位置，所以传送装置可以采用价格低廉的直流电机来进行件的传输，而升降机构与水平移动机构的主要工作是驱动升降机机构和水平机构将摄像头精确移动到指定位置，因此可以使用步进电机或伺服电机进行驱动。而步进电机与伺服电机相比价格低廉，且其控制精度足以满足课题研究需求，因而在此设计中选择

19、可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的。（2）控制器选择目前市场上的机器视觉检测系统主要分为PLC系统及单片机系统，而PLC凭借着可靠的、分立逻辑和简单的模拟I/O且系统构成灵活，扩展容易，并能与上位机组成复杂的控制系统，实现生产过程的自动化；编程简单，使用方便，可采用简明的逻辑图、语句表、梯形图等编程语言，而无需计算机知识，因此现场调试容易，系统开发周期短。另外PLC也可在线进行修改程序，改变控制方案也不用拆动硬件。因此本课题选用PLC作为控制系统。 PLC的品牌众多，有国外著名品牌西门子、三菱、通用、施耐德等，也有国内生产的台达、永宏、深圳合信、德维深、和利时、淅大中控、江

20、苏信捷等。而相对于其他品牌的PLC，西门子PLC的模拟量模块价格便宜，开放性好，程序简单，性能质量好,支持多种通信协议,产品售前售后服务到位，适用多种人机界面和监控组态软件利于多厂家设备的通讯与集成，西门子具有很多功能块，减轻了设计人员的编程负担。本设计选用西门子品牌的S7系列的PLC，而本课题输入及输出量较多故选取西门子S7-300为机器视觉检测台自动控制系统的控制器。（3）上位监控软件选择目前市场上的上位监控软件有iFIX、组态王、InTouch、WinCC等等。其中，iFIX功能强大，但是操作繁琐，适用于大型的或较复杂的控制系统；组态王设计简洁直观，适应性强；InTouch的单功能较简单

21、，但在分布式结构、大型应用上能力较弱；而WinCC的功能强大，应用灵活，扩展功能开放简易，而且与西门子PLC的方便集成，有丰富的功能选件，更适用于该课题。综上所述，最终选用WinCC作为控制系统的上位监控软件。综上，本课题的系统结构框图如图2-4所示。图2-4系统结构框图3硬件设计根据驱动设备选型与控制工艺要求，选择相应控制驱动设备以及所需其他设备，进行硬件选型，硬件接线与硬件设计。3. 1 信号分析本设计需要控制步进电机，步进电机的方向信号为输出信号，靠脉冲输出控制故需要两个高速脉冲信号；再根据对本设计的控制工艺分析，并结合所需要控制的驱动设备。在分析相应的控制任务和需实现的功能情况下总结统

22、计出，本设计共需数字量输入信号14个；数字量输出信号11个；数字量输入信号表详见表3-1；数字量输出信号详见表3-2。表3-1 数字量输入信号序号名 称符号类型1启动按钮SB1DI2复位按钮SB2DI3停止按钮SB3DI4急停按钮SB4DI5上行按钮SB5DI6上行按钮SB6DI7上行按钮SB7DI8上行按钮SB8DI9就地/远程模式选择开关SA1DI10手动/自动选择开SB2DI11上限位开关SQ1DI12下限位开关SQ2DI13左限位开关SQ3DI14右限位开关SQ4DI表3-2数字量输出信号序号名 称符号类型1步进电机1方向M2DO2步进电机2方向Y1DO3系统指示灯HL1DO4报警指示

23、灯HL2DO5远程控制指示灯HL3DO6就地控制指示灯HL4DO7手动模式指示灯HL5DO8自动模式指示灯HL6DO9直流电机继电器M1DO10步进电机1脉冲M2D011步进电机2脉冲M3D03. 2 硬件选型本设计需要用到步进电机并对其进行精确控制，故需要有高速脉冲输出，而西门子紧凑型S7-300C系列的PLC中CPU31XC型号的CPU都具有高速脉冲输出，本设计选用的CPU型号为6ES7 313-6CE01-0AB0。经过信号分析可知本设计共需数字量输入信号14个；数字量输出信号9个；高速脉冲信号输出2个，所以还需要扩展模块，本设计选择6ES7 323-1BH01-0AA0型号的数字量输入

24、输出模块。初步确定所需材料与器件型号具体清单见表1-4。表3-4 硬件清单表序号材料/器件型号/规格/订货号1PLC分布式机架6ES7 390-1AE80-0AA02开关电源HB-60W124V-1b3CPU6ES7 313-6CE01-0AB04数字量输入输出模块6ES7 323-1BH01-0AA05永磁直流减速电机302YJ6两相步进电机35 HBP22BL4-TRO7选择开关T80-T8按钮(绿色)LA128A9按钮(红色)LA128A续表3-4 硬件清单表序号材料/器件型号/规格/订货号10按钮(黄色LA128A11按钮(白色)LA128A12急停按钮AVW 66813Ø1

25、6绿色指示灯AD16-16V14Ø16蓝色指示灯AD16-16V15Ø16红色指示灯AD16-16V16限位开关CM-170417光电传感器E3F-DS30C418继电器2790C19断路器5SJ6220步进电机驱动器ZD-873121接线端子SAK JXB 2.5/EN22丝杠滑杆机构1DTX0808-30023丝杠滑杆机构2DTX0808-40024型材20×40×500mm25PVB传送带宽100mm,长806mm，厚1.2mm26尼龙托辊40mm,长100mm3. 2 硬件组态本设计具有高速脉冲输出和使用定时器，所以需对CPU的循环特性和时钟存储

26、器及脉宽调制调用进行设置。根据本设计的课题任务，机器视觉检测台的硬件模块选择及配置如图3-1所示。其中1号槽安装电源模块，选择了一块输入AC220V、输出DC24V/2A的电源模块。2号槽安装CPU模块。需设置CPU与PC通信的接口MPI的地址为2，用于下载程序和监视程序运行。3号槽为接口模块本设计不需要，所以3号槽空出不安装模块。4号槽安装I/O模块，安装本设计所需的数字量输入输出模块。图3-1 硬件配置本设计需要定时器来控制脉冲输出已达到精确定位的目的，因此设置CPU的扫描周期为150ms,保存时钟信号的位存储器的存储器字节是10，如图3-2。图3-2 CPU设置本设计是通过控制脉冲输出来

27、控制步进电机，在硬件组态通过设置脉冲输出周期及脉冲宽度的来调节步进电机的移动速度。可双击硬件组态下的计数进入计数器属性对话框对相应的脉冲输出参数进行设置，设置方式如图3-3所示。图3-3 脉宽调制组态CPU计数模块作为普通数字量输出点使用时，其系统默认地址为Q124.0、Q124.1、Q124.2（可自行修改），作为高速脉冲输出时，对应的通道分别为0通道、1通道、2通道（通道号为固定值，不能自行修改）。每一通道都可输出最高频率为2.5KHZ（周期为0.4ms）的高频脉冲。在CPU计数模块的属性对话框中需要调用通道0和1和脉宽调制功能，相应设置如图3-4。图3-4 脉宽调制参数设置1设置脉冲参数

28、：在上图的对话框中选择OK，对应通道被设置脉宽调制工作方式，脉冲参数将被设置为默认值。计数器属性对话框会出现一个新的标签，脉宽调制标签，选择此标签可对脉宽参数进行设置，如图3-5所示。图3-5 脉宽调制参数设置23. 3I/O分配通过对本设计进行的信号分析及对输入输出设备的分析、分类和整理，进行了相应的I/O地址分配。本设计的I/O分配如表3-3所示。表3-3 I/O分配表名称类型符号地址启动按钮DISB1I0.6复位按钮DISB2I0.7停止按钮DISB3I1.0急停按钮DISB4I1.1上行按钮DISB5I1.2下行按钮DISB6I1.3左行按钮DISB7I1.4右行按钮DISB8I1.5

29、位置传感器DIS0I1.6远/近程模式选择开关DIS1I2.0手/自动模式选择开关DIS2I2.1上限位开关DISQ1I2.2下限位开关DISQ2I2.3左限位开关DISQ3I2.4右限位开关DISQ4I2.5续表3-3 I/O分配表名称类型符号地址步进电机1DOM2Q0.0步进电机2DOM3Q0.1步进电机1方向DODIR1Q0.3步进电机2方向DODIR2Q0.4系统指示灯DOHL1Q2.0报警指示灯DOHL2Q2.1远程控制指示灯DOHL3Q2.2就地控制指示灯DOHL4Q2.3手动模式指示灯DOHL5Q2.4自动模式指示灯DOHL6Q2.5直流电机DOM1Q2.73. 4硬件原理图外界

30、电源通过连接一个低压断路器作为手动通电开关，而后通过开关电源将引进的220V的电压转换为24V电压为各设备供电，为实现PLC对步进电机的控制需要连接步进电机驱动器，步进电机驱动器应与开关电源所引出的两根电线相连，而直流电机的控制主要是使用继电器。电路硬件接线原理图如图3-6至图3-8。图3-6主电路原理图图3-7CPU接线 图3-8数字量输入/输出模块接线3. 5操作面板和控制面板设计本设计根据硬件选型中所需电器元件的数量和尺寸大小，将其在机架上的安装位置进行了合理化的布置，并绘制相应的控制面板布局图及操作面板布局图。如图3-9至图3-10所示。图3-9控制面板布局图图3-10操作面板布局图-

31、33-4 软件设计本设计采用梯形图语言编程，梯形图编程的优点在于中简单、直观、易读好懂，根据本设计项目的控制工艺要求可采用模块化编程可使程序较清晰，便于修改和扩充等。4. 1 程序结构根据对整体控制工艺要求分析，本项目程控制工艺较为复杂，因而采用模块化编程将机器视觉检测台自动控制系统设计项目分解成几个子系统，编写各自的子程序进行控制。其中在主程序OB1设置各子程序块调用条件来控制调用个子程序块，添加功能块FC10作为急停子程序编写对急停按钮的处理指令，FC20用来编写摄像头回复初始位置的子程序，FC30可作为手动控制摄像头左右及上下移动的点动子程序，FC40设为自动子程序用于远程监控下摄像头自

32、动调节的精确定位，而FC50用于放映摄像头到各限位时的报警子程序。综上所诉本设计程序结构框图如图4-1。图4-1程序结构图4. 2 主程序分析主程序OB1主要是进行各子程序的条件调用，当相应的条件满足后可以调用相应子程序；以实现相应的控制需求。主程序OB1的程序流程图如图4-2所示。图4-2主程序流程图 本设计应对步进电机进行精确控制，而在S7-300PLC中，脉冲输出的编程需要通过调用系统功能块(SFB)进行，脉冲输出功能块为SFB49。控制升降系统的步进电机的脉冲输出通道设为0通道，控制水平移动的步进电机脉冲输出通道采用1通道。相应程序设计如图4-3所示。图4-3 SFB49指令调用4.

33、3急停子程序为保障机器视觉检测台的设备安全运行以及操作人员的人身安全，若遇到任何紧急情况，可按下控制面板上的“急停按钮”，使各执行部件立即停止动作，并维持在当前状态以避免发生意外。急停程序如图4-4。图4-4急停子程序4. 4复位子程序若按下启动按钮时系统指示灯闪亮摄像头不在初始位置，需按下操作面板上的“复位按钮”调用复位子程序，开始执行复位程序使摄像头移动到初始位置，摄像头到达初始位置后系统指示灯变为常亮。复位程序如图4-5。图4-5复位程序4. 5手动子程序若满足手动子程序调用条件，可调用并执行手动子程序，在手动模式下按下操作面板的上行按钮摄像头向上运行，按下操作面板的下行按钮摄像头向下运

34、行，按下操作面板的左行按钮摄像头向左运行，按下操作面板的右行按钮摄像头向右运行，这可实现摄像头的点动控制可以手动调节摄像头的位置。手动控制程序如图4-6。图4-6手动程序4. 6自动子程序自动子程序是在远程模式下才可调用的，为通过对自动子程序的编写来实现步进电机的精确定位需要进行相应的分析。步进电机有步距角，它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，本设计中的步进电机的步距角为=1.8°。它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。本设计的步进电机驱动器对步进电机步距角进行了二分故=0.9°，步进电机每转一周是

35、360°，每转一周需要的脉冲数导轨丝杠的导程S=8mm，故步进电机每转一周滑块移动8mm，则滑块移动1mm需要脉冲在硬件组态的脉宽参数设置中脉冲周期T=4×0.1ms。滑块移动1mm需要时间本设计应用的是S ODT：接通延时定时器，每个定时器占用定时状态的1位地址空间和定时时间值的16位地址空间，定时时间值以BCD码的格式存放，本设计才用的时间基准是10ms,假设需要移动的距离为X mm则所需时间为2Xms。在WinCC参数画面中添加相应的“输入/输出域”连接相应变量，给定X的值，运用整数乘法指令：MUL I将X乘2后放进另一字节中如图4-7所示；调用转换器I BCD指令，

36、将整数转换为16位的BCD码转存到MW20中如图4-8所示；调用S ODT：接通延时定时器，将MW20放在定时时间值输入端如图4-9所示。图4-7 MUL I指令图4-8 I BCD指令图4-9 S ODT指令4. 7报警子程序若在手动模式下运行时摄像头到达各限位触及限位开关后，若继续按下相应方向的按钮开关则报警灯亮。若在自动模式下运行时摄像头移动到各限位后，还未到达设置时间会导致报警灯亮。报警程序如图4-10。图4-10 报警程序5 上位设计对于具有实际应用价值的PLC控制系统来讲，除了硬件设备和控制软件之外，还应有便于用户操作的人机界面。在上位界面中可以显示当前设备的工作状态，也可以通过操

37、作界面对设备的运行过程进行控制，上位画面主要有初始画面，运行画面，参数画面，报警画面组成。初始画面主要用于操作人员登录及各画面调用；运行画面主要用于监视工作台运行情况和参数画面、报警画面的调用；参数画面在于设置所需数据对工作台进行相应控制；报警画面是作为发生各类操作问题及安全问题进行相关报警提示级信息记录；上位画面结构如图5-1所示。图5-1上位画面结构图5. 1 新建项目创建项目后，WinCC运行系统将采用项目的默认设置。然而，本设计所设计的上位程序需要在不同的计算机上运行，而若将其他计算机组态的WinCC项目复制到另一个计算机时，需修改“计算机属性”中的计算机名称使其与运行WinCC的计算

38、机名称相同，否则无法运行该项目。因本项目具有报警功能需要报警记录运行系统等设置。项目属性设置如图5-2至图5-3所示。图5-2计算机属性设置图形运行系统图5-3计算机属性设置启动5. 2 建立上位监控的通讯通信驱动程序用于WinCC与所连接的PLC控制系统之间的数据交换。在创建过程变量前，必须安装与PLC控制系统相匹配的通信驱动程序，并至少创建一个过程连接。5.1.1 添加新的驱动程序单击WinCC项目管理中的“变量管理”，并在鼠标右键快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”命令，打开“添加新的驱动程序”窗口，在此窗口下选择为SIMATIC S7协议组的SIMATIC S7 Protocol S，其

39、支持西门子S7-300CPU的各种通信协议，如图5-4所示。图5-4添加新的驱动程序5.1.2建立新驱动程序的链接本设计仅是计算机与一个CPU进行短距离信息传输且所需传输数据量较小，故两者之间的网络通信应用MPI网络。参数设置如图5-5至图5-6所示。图5-5建立新驱动程序的链接图5-6系统参数设置5. 3建立变量在WinCC运行环境下，设备的运行状况应实时反映在变量的数值中，操作人员可以监视过程数据，同时操作人员在计算机上发布的指令也是通过变量传送给检测台相应运行机构；为了实现项目的上位控制要求，本项目建立了与PLC有过程链接的外部变量。变量表如图5-7所示。图5-7WinCC变量表5. 4

40、 初始画面在初始画面中设置了两个按钮，分别是登录按钮、进入画面按钮。在进入各运行画面之前需要进行登录，如果无法登录则不能进行上位运行操作及各画面监控。只有登录成功后才可点击按钮进入相应画面。操作人员完成相应操作后，可以点击退出按钮退出登录。初始画面设置如图5-8所示。图5-8初始画面5. 5 运行画面在初始登录画面中登录成功后，单击运行画面按钮后跳转至运行画面。而在运行画面中设有一个系统指示灯、报警指示灯、远/近程模式选择指示灯、位置传感器和传输机构、升降机构、水平移动机构，初始画面按钮、报警画面按钮、退出运行按钮。在运行画面中，还可以对报警画面进行监控。运行画面如图5-9所示。图5-9运行画

41、面5. 6 报警画面在运行画面中单击报警画面按钮后弹出报警画面窗口查看报警信息。在运行过程中当到达限位开关若还继续运行电机则会产生报警。报警画面如图5-10所示。图5-10报警画面5. 7 参数画面在运行画面中可以对参数画面进行监控，参数画面中设有远/近程模式选择按钮；在远程模式下点击手动按钮调用手动子程序，然后单击上行、下行、左行、右行按钮中的任一各控制设备运行，进行电动控制。在自动模式下，可在文本输入框中输入给定的移动距离来实现摄像头的精确定位，设置完成后点击退出设置按钮可回到运行画面。参数画面设置如图5-11所示。图5-11参数画面6调试PLC的调试分为硬件调试与软件调试，硬件调试主要是对控制面板与操作面板的接线进行测试。软件的调试即程序调试，程序调试的目的是测试程序、查找错误、修改错误，直到能够实现程序的功能为止。硬件调试的方法是在打点之前，根据I/O分配表在项目中创建一个符号表，创建主程序OB1，打开主程序OB1，在OB1中调用“监控/修改变量”工具，在变量表中输入要修改或监视的变量，一般顺序是先选择输入变量，然后选择受输入影响以及影响输出的变量，最后选择输出变量。输入变量完成后，按下相应按钮观察变量表中对应的