基于PLC的材料自动分拣系统

扬州大学本科生毕业设计（论文）PAGE32摘要自动分拣系统是先进配送中心所必需的设施条件之一，是提高物流配送效率的一项关健因素，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。本文在熟悉了自动及分拣系统的原理基础上，根据分拣要求,对材料分拣进行了以三菱PLC为控制核心，MCGS组态软件为监控软件，设计出材料分拣控制监控系统。该系统具有自动化程度高、运行稳定、分拣精度高、易控制的特点。对本系统完成其设计之后，进行了整体调试。实现材料分拣系统中上料、传送与分拣的全过程控制。关键词：材料分拣PLCMCGS组态气动装置AbstractAutomaticsortingsystemisoneoftheadvanceddistributioncenterwiththefacilitiesnecessaryconditions,isakeyfactortoimprovelogisticsefficiencyhasbecomeanindispensablepartofdevelopedcountries,largeandmedium-sizedlogisticscenter.Familiarwithautomatedsortingsystembasedontheprinciple,accordingtothesortingofmaterialsortingMitsubishiPLCcontrolcore,MCGSconfigurationsoftware,monitoringsoftware,designmaterialssortingcontrolmonitoringsystem.Thesystemhasahighdegreeofautomation,stableoperation,highaccuracysorting,easytocontrol.Forthissystemtocompleteitsdesign,theoveralldebugging.Materialsortingsystemloading,deliveryandsortingthewholeprocess.Keywords:

material

sorting

PLC

MCGSconfiguration

pneumaticdevices目录1 绪论 11.1 分拣系统基本介绍 11.2 分拣系统的意义 21.3 本文研究的主要内容 22 分拣系统中硬件设计 32.1 PLC种类及型号选择 32.2 传感器的选择 32.3 驱动部分的分析与选择 52.4 执行机构的选择 62.5 硬件设计及实际模型的建立 62.6 其他元器件及其选择 72.7 I/O口的选择及PLC接线 93 自动分拣系统的软件设计 113.1 可编程控制器（PLC）简介 113.2 分拣系统的控制要求及其流程图 133.3 软件设计及编程 153.4 系统调试 204 监控画面的设计 204.1 组态控制技术 204.2 模型的建立 214.3 动画连接 224.4 数据报表输出 254.5 PLC与组态软件之间的通信 26结论与展望 30致谢 31[参考文献] 32绪论分拣系统基本介绍自动分拣系统(Automaticsortingsystem)是先进配送中心所必需的设施条件之一。它具有很高的分拣效率，可以说，自动分拣机是提高物流配送效率的一项关健因素。它是二次大战后在美国、日本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。自动分拣机是自动分拣系统的一个主要设备。它本身需要建设短则40-50米，长则150-200米的机械传输线，还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及通信系统等，这一系统不仅占地面积大，而且还要建3-4层楼高的立体仓库和各种自动化的搬运设施与之相匹配，这项巨额的先期投入通常需要花10-20年才能收回。该系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点（如指定的货架、加工区域、出货站台等），同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货存架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品贯通过控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。分拣道口是已分拣商品脱离主输送机（或主传送带）进入集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。以上四部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的自动分拣系统。分拣系统的意义（1）能连续、大批量地分拣货物（2）分拣误差率极低（3）分拣作业基本实无人化对于分拣系统的应用前景，主要着眼于分拣系统的可靠性，优越性，应用领域的适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。本文研究的主要内容在本文中，以货物材料的分拣系统为例，详细的分析了在基于PLC控制的自动分拣系统的设计，文中介绍了分拣系统中信号的采集分析中传感器的一些基本知识，并通过要求与比较，确定了硬件系统中的一些元器件的选择与确定了PLC的选型。在介绍了一些PLC与组态软件的基本知识后，对本课题进行硬件与软件设计，设计出主电路与控制回路，并建立了实际的模型，在软件设计中，确定了I/O分配，并按照控制要求设计出了PLC梯形图。在实际工作过程中，需要对整个控制过程进行监控，运用组态软件(MCGS)建立其实际的模型，并进行动态画面的设定与数据报表的输出，完成一个较完整的监控界面。在本系统完成其设计之后，对其进行整体调试。在硬件部分，调试其各部分安装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角度适合。将硬件各部分的动作幅度进行调试之后，进行了软硬件综合调试，实现材料分拣系统中上料、传送与分拣的全过程。分拣系统中硬件设计PLC种类及型号选择PLC种类较多，主要有西门子、三菱、OMRON、FANAC、东芝等，但能配套生产，大、中、小、微型均有配套且目前用得最广泛的的主要是西门子、三菱、OMRON的PLC。根据系统中的控制要求PLC点数：实际输入点15点，实际输出点8点，综合对比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西门子系列、OMRON系列中I/O点数为32点各型号的PLC的价格、性能、实用场合等各方面，本系统可选择PLC型号为：FX2N—32MR，合计总数32点—16点输入，DC24V，16点继电器输出；尺寸（mm）：220×87×90，其性能、价格都优于其他PLC。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列，它能最大范围地包容了标准特点，程式执行更快，全面补充通讯功能，适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化控制应用提供最大的灵活性和控制能力。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。该型号PLC有16个输入节点，16个输出节点，能够满足系统要求并留有一定的余量。传感器的选择传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信息。根据本设计的要求需要对位置检测装置、视觉传感器进行选用。位置检测装置检测气缸动作是否到位，视觉传感器是为了完成对物料的识别。（1）位置检测装置在本设计中，当气缸执行动作时，应有相应的位置检测装置检测动作是否到位，常用的位置检测装置是行程开关。行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。行程开关的品种规格很多，按其操作结构可分为直动、滚轮直动、杠杆单、双轮等。选用行程开关时，应根据不同使用场合，满足各方面的要求来进行选择。本设计中采用直线接触式磁感应开关检测气缸回位动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个动作。（2）视觉传感器系统视觉的作用就是最大程度模仿人的眼睛，能够对不同的物体进行识别，本系统采用材质传感器和颜色传感器，对物料进行分拣。电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统用该器件来检测铁质材料。电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。由此，便可控制开关的接通和关断。本装置中电容传感器是用于检测铝质材料。根据不同物料有不同的颜色，可以针对一种颜色的物料进行拣出。颜色传感器同样也属于具有开关量输出的位置传感器。它是在Si等多数光电二极管之前，分别放置R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的彩色滤光器，以便处理各自的输出信号并识别彩色的方法。材料分拣系统采用它主要是用来识别红色与绿色的材料。目前，用于颜色识别的传感器有两种基本类型：①色标传感器，它使用一个白炽灯光源或单色LED光源；②RGB（红绿蓝）颜色传感器，它检测物体的对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色。这类装置许多是温反射型、光束型、光纤型的，封装在各种金属和聚碳酸脂外壳中。典型的输出有：NPN和PNP、继电器和模拟输出。为了便于PCL控制程序的编写，利于公司企业的经济效益，综合其各种情况，在本设计，选择RGB颜色传感器着为识别物料颜色的装置，继电器输出方式，便于PLC控制系统的简单化，控制系统更容易实现。驱动部分的分析与选择系统的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置，其驱动系统根据动力源的不同，分为液压、气压、电气、机械、气液联合和电液联合等多种方式。目前采用的主要有液压、气压、电气这三种驱动方式。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11各种控制方式的比较项目气压传动液压传动机械传送电气传送系统结构复杂度简单复杂复杂复杂安装自由度大大小中输出力较大大较大小定位精度较高较高高高动作速度快快慢快响应速度慢快中快维护简单复杂简单很复杂价格一般较高高一般技术要求低高非常高低控制自由度大大中小危险性基本无注意着火无特殊问题一般无问题清洁度清洁可能有污染清洁清洁通过以上三种驱动方式的比较选用气动驱动的方式，不仅能够满足了本设计的要求，而且节约了成本。执行机构的选择气缸输出直线往复式气缸是气动执行元件之一。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。水平伸缩气缸选用单活塞杆双作用气缸。单活塞杆双作用气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等组成。其工作原理：对于前伸/回缩气缸，当左侧无杆腔进气，右侧有杆腔排气时活塞杆前伸，反之，活塞杆回缩；对于上升/下降气缸，当上侧无杆腔进气，下侧有杆腔排气时，活塞杆下降，反之活塞杆上升。当气缸动作时动作限位开关断开，气缸快速弹出，此时先导式电磁阀复位，当气压太大时而气缸没有复位时气缸复位限位开关感应动作从而关闭先导式电磁阀从而起到保护气缸的作用。气缸式的执行机构动作比较稳定，易于维修，控制过程简单，所以该材料分拣系统执行机构选择气缸推动式。硬件设计及实际模型的建立材料分拣机的PLC控制用于对相关材料的自动化分拣，其硬件结构框图如图2-1所示。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s11系统的硬件结构框图根据材料分拣系统的结构框图，可得出其结构示意图如图2-3所示。按下启动按钮后，电动机M运行，绿灯L2亮，传送带运转，表示可以进物料。材料经传感器对其进行识别，检测其分别为铁质、铝质、红色，其相对应的气缸进行动作，将材料推入滑槽内，若不是上述的几种材料，则最后剩余的气缸动作，将其推入滑槽内，以完成对其的分拣。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s12材料分拣系统的示意图其他元器件及其选择料槽是一个材料手动入库而自动出库的装置，底部有一个光电传感器。使用时可先人为地将材料放入料槽中，此时光电传感器检测到料块时系统开始运行。当系统运行时，启动传送带并由出料气缸将料库内底层材料推入传送带。传送带是由单向感应电机驱动的皮带式输送装置。调压阀、空气滤器与气压指示仪表集中于一个模块上，它们接收来自气源的气压并传送到下面的5个气阀中。调节调压阀降压，使其输出压力与每台气动设备和装置所需要的压力一致，并保持该压力的稳定。空气过滤器作用是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质微粒等危害，以达到系统要求的净化程度。油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将润滑油喷成雾状并混合于压缩空气中，并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的，使压缩空气具有润滑气动元件的能力。自动分选部分由传感器、先导式电磁换向阀、气缸及导料轨道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的先导式电磁换向阀动作驱动气缸动作将其推人应去的滑道。例如：当电感传感器感应到铁块时，对应的气缸动作，将铁块推入对应的导料轨道。导料轨道主要作用是当气缸推出材料时导出材料。单向感应电动机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行。内置电源可以将220交流电转换成24伏的直流电供给各个传感器与气阀以及转接板上的各个指示灯，同时也为单向感应电动机提供稳定的220伏电压。控制器采用三菱FX2N32MR型PLC。它接受料槽光电传感器、各材料传感器、先导式电磁换向阀、感应电动机、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁阀动作。本系统共设置了三个检测材料的传感器，同时预留了一个空余的气阀与气缸用来添加其它的传感器。用户可以根据自己的需求选择相应的传感器安装即可。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s12主要元器件清单名称型号数量品牌货公司PLCFX2N-32MR1三菱静音空气压缩机FB-0.048/71韩国SANWO气阀SVK01205韩国SANWO气缸SCDJB10-45S5韩国SANWO磁感应开关D-C735易电国际集团接近开关CAT2-12GM5易电国际集团光电开关E3R-5DE41欧姆龙电感式接传感器BLJ18A4-8-Z/B1Z1百斯特电容式传感器E2K-X81ME11欧姆龙颜色传感器E3S-VS1E41欧姆龙电动机YN60-61温岭市永久电子器械厂内置电源MD35-341DADONG滑槽4传送带1I/O口的选择及PLC接线根据材料分拣系统的工作过程由可知，系统的控制有输入信号15个，均为开关量。输出信号有8个，其中一个控制电动机，两个控制指示灯，剩下的控制气阀，也都是开关量。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s13分拣系统I/O口配置三菱plc(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分X00SB1启动按钮X01SQ1上料物料接近开关X02SQ2铁质物料接近开关X03SQ3铝质物料接近开关X04SQ4绿色物料接近开关X05SA电感传感器X06SB电容传感器X07SC颜色传感器X10SN光电传感器（判断下料有无）X11SW1上料气缸回位限位开关X12sw2铁质物料气缸回位限位开关X13SW3铝质物料气缸回位限位开关X14SW4红色物料气缸回位限位开关X15SW5其他物料气缸回位限位开关X17SB2停止按钮输出部分Y00YV1上料先导式电磁换向阀Y01YV2铁质物料先导式电磁换向阀Y02YV3铝质物料先导式电磁换向阀Y03YV4红色物料先导式电磁换向阀Y04YV5其他物料先导式电磁换向阀Y05M传送带Y06L1红色指示灯Y07L2绿色指示灯图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s13PLC系统外部接线图自动分拣系统的软件设计可编程控制器（PLC）简介美国数字设备公司(DEC)于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。PLC的发展初期，不同的开发制造商对PLC有不同的定义。为使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化，国际电工委员会(IEC)于1985年1月制定了PLC的标准，并给它作了如下定义：可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。PLC硬件系统的基本结构框如图3-1所示：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11PLC结构框图（1）中央处理单元（CPU）中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作任务等。（2）存储器存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序以及运算数据的单元。可编程序控制器配有两种存储器，即系统存储器(EPROM)和用户存储器(RAM)。（3）输入/输出（I/O）电路输入输出电路是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口用来接收生产过程的各种参数，输出口用来送出可编程控制器的运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。按照信号的种类归类有直流信号输入、输出，交流信号的输入、输出；按照信号的输人、输出形式分有数字量输入、输出，开关量输入、输出，模拟量输入、输出。（4）电源可编程控制器的电源包括可编程控制器各工作单元供电的开关电源以及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。（5）编程器编程器是PLC的重要外部设备，利用编程器可将用户程序送入PLC的用户程序存储器，调试程序、监控程序的执行过程。编程器从结构上可分为三种类型，简易编程器、图形编程器和通用计算机编程。PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。1)输入采样PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读人到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输人端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。2)程序执行PLC完成了输入采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。3)输出刷新在执行到END指令，即执行完了用户的所有程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。分拣系统的控制要求及其流程图本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统，主要是实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣，具体控制过程为：（1）接通电源，按下启动开关，系统进入启动状态，指示灯绿灯亮。（2）系统启动后，光电传感装置检测到料槽无材料或各气缸未复位时，传送带须继续运行一个行程10S后自动停机,指示灯红灯亮。（3）系统启动后，下料传感器(光电传感装置)检测到料槽有材料，每隔2S出料气缸动作一次，动作时间维持为1S，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行，并对其进行计数。（4）当电感传感器检测到铁质材料时，且其对应的接近开关感应到材料接近，铁出料气缸将待测物体推下，并对其进行计数。（5）当电容检测传感器检测到材料为铝质时，且其对应的接近开关感应到材料接近，铝出料气缸动作将被检测到的材料推下，并对其进行计数。（6）当颜色检测传感器检测到材料为红色时，且其对应的接近开关感应到材料接近，红色出料气缸动作将待测物体推下，并对其进行计数。（7）剩余材料在传送带上继续传送，当最后滑槽对应的接近开关感应到材料接近，其出料气缸动作将被检测到的材料推下，并对其进行计数。由分拣控制系统的分拣要求画出控制系统的程序流程图如图3-2所示：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12材料分拣系统的程序流程图软件设计及编程三菱GXdeveloper编程软件如图3-3是应用于FX系列PLC的中文编程软件。GX系列支持各个系列的PLC及其模块的编程、调试、监控，实现程序控制的一体化工程环境。材料分拣系统采用该软件作为编程软件。图3-3GXdeveloper窗口根据分拣系统的要求设计出梯形图，程序一共94步。程序如下：图STYLEREF1\s34分拣系统的梯形图当程序设计好之后必须下载到PLC中才可以运行系统，下载时使用的是三菱PLC专用的编程电缆SC—09。这根电缆的一端是接电脑的RS232串口，一端接在PLC的RS422通讯串口上。当电缆接好之后，打开软件，进入要下载的文件。先转换文件，然后选择菜单栏里的“在线”选择“PLC写入”，便可以下载程序到PLC中。图3-5PLC程序的传送系统调试在软件与硬件都已经准备好之后，开始对系统进行调试。这个过程便于我们发现问题与不足。通上电源，观察指示灯，一切正常之后开始加材料。通过运行，在材料加入料槽后发现材料容易被气缸打飞。从两个方面解决这个问题，首先调低气缸的气压，但气压波动较大，仍然无法解决问题；从另一个方面入手在出槽口的一端加上挡板，通过试验，大部分材料可以正常步入传送带。此问题顺利得到解决。将气源送上。调节气动阀气源管上的螺栓即可调节气动阀的动作力度，直至气动阀的动作力度合适为止。材料随传输带传送到传感器时，传感器并不能感应到材料，说明传感器与物体的距离不适合。通过多次调试找到了适合的位置，即传感器的底部与传送带的距离。传感器通过在通电状态下，将待分拣的物料块放置在传送带上，通过不停调节电位器，观察监控画面的对应开关的通断，并通过调节角度等将传感器调节至最佳状态。电感传感器与传送带最合适距离为28CM，电容传感器与传送带最佳距离为25CM。颜色传感器最合适距离为30CM，传感器对应的各个气缸在感应到材料后便开始动作，但由于气压的原因，材料不是被打飞，就是根本没有触到材料。首先将总气源的气压稳定在2.5Mp,然后逐个调试气阀的进气开关，使气缸的气量保留在合适适中的位置。在软件与硬件都已经准备好之后，开始对系统进行调试。将硬件各部分的动作幅度进行调试之后，运行PLC程序，进行软硬件的结合，观察材料分拣系统中上料、传送与分拣的过程，完成系统的调试。监控画面的设计组态控制技术本系统采用MCGS作为上位机的监控软件。MCGS组态软件是由北京昆仑自动化有限公司研制开发的，其英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem，即“监视与控制通用系统”。MCGS系统包括组态环境和运行环境两部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中运行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。运行环境是一个独立的运行系统，按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关系如图4-1所示。图4-1组态环境向运行环境的过渡图4-2MCGS组态环境的结构模型的建立打开MCGS组态环境这个软件，进入它的主界面。设计出监控的画面如下：图4-3监控的主控画面在上图中，材料分拣系统的各部分的结构如下：1、转接面板2、单向感应电动机3、三菱PLC4、调压阀、空气滤器、油雾器与气压指示表5、内置电源6、传送带7、挡板8、料槽9、先导式电磁换向阀10、气缸回位限位开关（磁感应开关）11、气缸112、判断材质传感器13、下料传感器14、导料轨道动画连接所谓动画连接，实际上是将用户窗口内创建的图形对象与实时数据库中定义的数据对象，建立起对应的关系，在不同的数值区间内设置不同的图形状态属性（如颜色、大小、位置移动、可见度、闪烁效果等），将物理对象的特征参数以动画图形方式来进行描述。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。动画组态的设置主要有颜色动画连接、位置动画连接、输入输出连接和特殊动画连接。材料分拣组态设计中的动画设计也是在这四种连接方式的基础上设置的。1、颜色动画连接所谓颜色动画连接就是指将图形对象的颜色属性与数据对象值之间建立相关性关系，使图元、图符对象的颜色属性随着数据对象值的变化而变化，用这种方式实现颜色不断变化的动画效果。如在监控图中，当铁质的材料传送至对应位置时，对应传感器上方的指示灯由红色变为绿色，其设置如图4-4所示。图4-4颜色动画的连接2、位置动画连接位置动画连接包括图形对象的水平移动、垂直移动和大小变化三种属性，使图形对象的位置和大小随着数据对象值的变化而变化。用户只要控制数据对象值的大小和值的变化速度，就能精确地控制所对应图形对象的大小、位置及其变化速度。用户可以定义一种或多种动画连接，图形对象的最终动画效果是多种动画属性的合成效果。平行移动的方向包含水平和垂直两个方向，其动画连接的方法相同。首先要确定对应连接对象的表达式，然后再定义表达式的值所对应的位置偏移量。材料分拣系统中物料的移动就是按位置动画连接的方法设定的。其水平移动的设置如图4-5所示。图4-5水平移动动画连接3、输入输出连接输入输出连接包括显示输出、按键输入、按钮动作三种方式。在材料分拣系统中物料的计数用到显示输出连接，输出值选择数值量输出，把物料的总数num的数值以数值量表示出来，如图4-6所示。图4-6数值量输出连接系统的开始与运行、是否停止、出错时需要重新运行并重新计数等都需要在控制面板里能够进行人工的操作。控制的面板设为三个按钮，分别为开始、退出、复位。对于按钮的输入设置可以在动画组态窗口属性设置里面选择按钮动作或者直接在工具箱内选择标准按钮进行设。4、特殊动画连接在MCGS中，特殊动画连接包括可见度和闪烁效果两种方式，用于实现图元、图符对象的可见与不可见交替变换和图形闪烁效果，图形的可见度变换也是闪烁动画的一种。MCGS中每一个图元、图符对象都可以定义特殊动画连接的方式。在材料分拣系统中料槽无料提醒中的制作用到了闪烁效果。在“料槽无料”的指示灯双击进入属性设置，选中闪烁效果。当表达式num=10成立时，所设置的“料槽无料”指示灯就会成闪烁效果。当表达式不成立时就会呈现为初始状态。num的定义是总物料的数目计数器，设计中模拟分拣系统设定了10个物料，所以当num的值为10时料槽中没有物料，通过闪烁进行提示，如图4-7所示。图4-7图形闪烁效果显示数据报表输出数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出。数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。文中自动分拣控制系统的实时数据报表及历史数据报表如图4-8所示。图4-8数据报表显示输出PLC与组态软件之间的通信对组态的通讯参数进行设置，打开设备窗口分别添加如下两个设备：通用串口父设备和FX系列编程口。在MCGS工作台上，单击[设备窗口]，再单击[设备组态]按钮进入[设备组态：设备窗口]。单击[工具箱]，打开[设备工具箱]窗口，再单击[设备管理]按钮，打开[设备管理]窗口，如图4-9所示。图4-9添加设备图4-10设备的添加再对FX系列编程口进行设置，双击FX系列编程口弹出设备属性编辑对话框，对它的参数作如表4-1和图4-11设置，当设置好参数后点击检查，无误后点确定。表4-1通道连接的设置对应数据对象通道类型对应数据对象通道类型SB1只读X00000SW4只读X00014SQ1只读X00001SW5只读X00015SQ2只读X00002SB2只读X00017SQ3只读X00003YV1读写Y00000SQ4只读X00004YV2读写Y00001SA只读X00005YV3读写Y00002SB只读X00006YV4读写Y00003SC只读X00007YV5读写Y00004SN只读X00010M读写Y00005SW1只读X00011LD1读写Y00006SW2只读X00012LD2读写Y00007SW3只读X00013图4-11通道设置结论与展望本文对PLC及组态技术的工作原理、适用领域做出了详细的介绍，根据材料分拣的实际需求采用PLC设计出了材料分拣系统，并使用组态作为监控软件具有很高的实用价值。用组态技术实现对分拣系统的现场监控，实现了现场无人化监控。完成了材料分拣系统的硬件设计工作。并且基于该平台完成了控