基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設計含SW三維圖.zip,基于,MCGS,組態(tài),軟件,加工,系統(tǒng),設計,SW,三維 任務書 學院 XXX 專業(yè) XXX 班級 XXX 學生姓名 XX 指導教師/職 XXX 1．畢業(yè)設計(論文)題目：基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計 2．畢業(yè)設計起止時間：20XX年 11月1日～ 20XX年6月1日 3．畢業(yè)設計所需資料及原始數(shù)據(jù) [1]田淑珍.《S7-200 PLC原理及應用 》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009 [2]張運剛等.《PLC技術與應用》 [M].北京：人民郵電出版社，2007 [3]徐國林.《PLC應用技術》 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007 [4]廖常初.《S7-200PLC基礎教程(第二版)》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009 [5]胡學林.《可編程控制器教程》［M］.北京：北京電子工業(yè)出版社，2003 [6]自己根據(jù)所查閱資料，按上面格式填寫2-3個 [7] 設計原始數(shù)據(jù)：根據(jù)機械設備動作自行定義相關參數(shù) 4．畢業(yè)設計(論文)應完成的主要任務 （1）查閱文獻，提出設計方案，完成開題報告； （2）課題的來源和意義，系統(tǒng)設計方案的確定及說明； （3）系統(tǒng)硬件結構及功能說明； （4）I/O點數(shù)和I/O接線圖確定 （5）系統(tǒng)軟件編程及功能實現(xiàn)； 5．任務書下達日期 20XX 年 11 月 2 日 指導教師(簽字) 3 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計開題報告 一、題目來源 本題目來源于生產實際 二、研究目的和意義 隨著全球經濟的全球化，以及生產線的自動化和信息化的發(fā)展，無論是國家或是跨國企業(yè)的生產的產品都不會僅僅滿足內需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴張，這時傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經遠遠不能滿足大規(guī)模的生產和建廠，于是德國FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應運而生。 MPS系統(tǒng)正是一套包含工業(yè)自動化系統(tǒng)中包含工業(yè)自動化系統(tǒng)中不同程度復雜控制過程的自動化技術系統(tǒng) 。它的模塊化設計有巨大的優(yōu)勢，不僅能代替，高重復，高精度的工作，還能結合各種生產現(xiàn)場，通過模擬實驗與計算能實現(xiàn)過程的優(yōu)化，降低成本，減少待機的時間，然后直接能將技術直接運用到現(xiàn)實。相當直接提供了成產線上的上料，搬運，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個骨架上安裝配件以及調試，就能完成生產線的快速建造。 本課題研究的是基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進行更加透徹的分析，和智能的優(yōu)化，通過MCGS能快速的構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。并且它還能夠在基于Microsot的32位Windows平臺上運行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以實現(xiàn)動畫，報警處理，流程控制，實時處理，歷史曲線和輸出等多種方式向用戶提供解決實際問題的方案，結合MCGS與MPS考慮多方面因素，既貼合我們學生的基礎知識范圍，更重要的是拓展了一個多樣化的研究方向，以MPS為基礎模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運營提供堅實的知識儲備，大能以MPS模型拓展到生產線的設計，和最優(yōu)控制，又或強化MCGS的深度。 II 三、閱讀主要參考文獻 [1]曾勁松主編.組態(tài)控制技術項目化教程[M].北京：電子出版社，2018.6 [2]高龍士主編.模塊化生產加工系統(tǒng)（MPS）運行，調試及維修[M].北京：清華大學出版社，2012.12 [3]劉懷海，古志剛主編.液壓與氣壓傳動[M].保定：河北大學出版社，2017.2 [4]董玉紅，徐莉萍主編.機械控制工程基礎[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2013.5（2017.6重印） [5]苑苓苓主編機電一體化控制技術[M].長春：東北師范大學出版社，2014.12 [6]鄭勇峰，梅文濤主編.電氣控制與PLC[M].長春：東北師范大學出版社，2014.1 [8]MCGS組態(tài)軟件官網(wǎng) [9]高安邦，石磊，張曉輝主編.德國西門子S7-200PLC版機床電氣與PLC控制技術理實現(xiàn)一體化教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.2 [10]王守城，段俊勇著液壓系統(tǒng)控制PLC控制實例解[M].北京：中國電力出版社，2012.11 [11]賈雪艷著.SOLIDWORKS2011中文版曲面造型從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.8 [12]劉鑄鐵等著.AUTOCAD2011機械設計行業(yè)應用實踐[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.1 [13]苪延年主編.機電一體化系統(tǒng)設計[M].蘇州：蘇州大學出版社，2017.1 II 四、國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著全球經濟和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國一掃往昔的頹然，緊跟時代的步伐，開始了中國制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國經濟乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡畢竟只能提供生活的便利，實體經濟才是最為可靠的基礎，如今美國已經意識到了經濟發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強化自家國人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國的廉價勞動力，而我國的經濟發(fā)展，支付寶和網(wǎng)購服務讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費，讓本來人口眾多的中國的內需變成了饕餮巨獸，國家的制造業(yè)不能像曾經一樣一味的實干，而是應該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產的基石。 精準的計算和冷冰冰的公式雖然將本來可以用經驗就能處理的問題精細到多余的地步，但事實就是人的精度在這個時代已經很難超過機器了，而龐大的系統(tǒng)不允許有任何不可控因素，就現(xiàn)在以我們所學的知識，很多都是固定的算法，最優(yōu)控制不允許一絲瑕疵，從方案的設定，到拓展到現(xiàn)實，大多數(shù)工程不允許失誤。能工巧匠畢竟是太少，而很多成型的產業(yè)只需要借助計算機和一些技術人員就能完成。 除了硬件設施的完善，其實最主要的還是用工具的人，就我經歷的學生的體會，手機電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應接不暇，何況是更具技術的前沿行業(yè)，可能實力龐大的公司一直在與時代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習慣觸屏手機一樣，大多數(shù)使用者又或公司的決策者，都大多數(shù)都僅僅按自己的習慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國家向外國出口許多高端機械，對內卻難以啟齒的說不適合國內市場。 超前的科技可以無限延伸，但普通的生活和社會的進步還是需要腳踏實地的時間積累。尤其是對新一代藍領的培養(yǎng)，以及勞動工人的高技術培養(yǎng)迫在眉睫，所以不應該再停留在，干活流血流汗但不動腦的階段，而是將如今數(shù)字化的管理模式，和高端硬件的操作方法不斷的培訓給操作人員，使人力和硬件同步更新才能，實現(xiàn)更加精英化的生產模式，用最少的人力，最自動化的硬件，實現(xiàn)最高效的快速生產。 Ⅱ 五、主要研究（設計）內容、關鍵問題及解決思路 5.1主要研究內容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，主要是MCGS組態(tài)軟件對MPS加工單元的動畫建模，要把MPS加工站了解透徹的同時，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究內容包括： （1）實時數(shù)據(jù)庫：是MCGS系統(tǒng)的核心。實時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集，處理，輸出控制，動畫連接及設備驅動的對象。 （2）主控窗口：構造了應用系統(tǒng)的主框架。主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓，以及運行流程，特征參數(shù)和啟動特性等內容，是應用系統(tǒng)的主框架。 （3）設備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設備聯(lián)系的媒介。設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，如生成各種動畫顯示畫面，報警輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 （5）運行策略：是對系統(tǒng)實現(xiàn)有效大的控制手段。本窗口主要完成工程運行流程的控制，包括編寫控制程序，選用各種功能構件（如數(shù)據(jù)提取，歷史曲線，定時器，配方操作，多媒體輸出）等。 表1 MCGS的五個組成部分 MCGS 主控窗口 設備窗口 用戶窗口 實時數(shù)據(jù)庫 運行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設備構件1 圖元 數(shù)據(jù)對象 啟動策略 啟動參數(shù) …… 圖符 報警處理 循環(huán)策略 設備構件N 動畫構件 存盤處理 退出策略 自定義策略 Ⅱ 5.2關鍵問題 對于MPS加工站的建模必須解決以下問題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設施，最好對其進行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開關順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進行細致的建模。 5.3解決思路 經過網(wǎng)絡調查以及查閱書籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 當設備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開始復 位，鉆孔電機上升縮回到位，檢測頭縮回到位，夾緊頭縮回到位，旋轉工作臺旋轉到位，處于工作運行模式。 當有工件被放到旋轉工作臺的輸入工位時，按啟動按鈕，旋轉工作臺轉動，加工單元將工件傳送到加工工位 進行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當輸入工位接收到新的工件時，旋轉工作臺就再轉動一個工位，將加工后的工件送到檢測工位進行質量檢測，最后通過輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調查PLC具體控制流程如圖2 III 圖2 加工站控制流程圖 通過了解MPS硬件結構以及PLC控制流程，在編寫好PLC的控制程序，剩下的就是通過不斷練習MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學習中，優(yōu)化建模就能達到此次畢業(yè)設計，學控制的同時，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 4 六、完成畢業(yè)設計（論文）所必須具備的工作條件 所必須具備的工作環(huán)境： （1）MCGS組態(tài)軟件 （2）PLC （3）操作系統(tǒng)為Window XP ； （4）MPS 。 七、預期成果 用MCGS組態(tài)軟件通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集對MPS加工單元模塊進行建模，以可視化的動畫顯示，把加工單元的每一個運行細節(jié)清晰顯示在動畫里，然后通過連接PLC實現(xiàn)對加工單元的遠程可視化遠程操控，通過動畫的設置，還能實現(xiàn)對改單元遠程監(jiān)控，在該單元自動運行時，進行人工的干涉，如出現(xiàn)對問題的報警，然后提醒操作人員馬上檢查和急停。 然后還有實時的曲線，歷史的曲線和報表輸出，不僅能對問題的出現(xiàn)進行細致的分析，還能通過不斷的反復實踐，對操作系統(tǒng)進行優(yōu)化，省掉不必要的停滯時間，將MPS等機械硬件的高精確和高重復性的工作優(yōu)勢發(fā)揮到極致。 八、工作的主要階段、進度與時間安排 2018年10月21日 指導老師下發(fā)任務書 2018年10月21日—11月20日 查閱參考文獻及完成開題報告、開題答辯 2018年11月21日—2019年1月20日 初步完成畢業(yè)設計資料，中期檢查 2019年1月21日—2019年5月10日 完成畢業(yè)設計主體工作 2019年5月11日—2019年5月20日 指導教師完成各項審查及相關簽字 2019年5月21日—2019年6月1日 評閱教師完成評閱意見及相關簽字 2019年6月1日—2019年6月3日 畢業(yè)設計答辯 九、指導老師意見 任務書 學院 XXX 專業(yè) XXX 班級 XXX 學生姓名 XXX 指導教師/職 XXX 1．畢業(yè)設計(論文)題目：基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計 2．畢業(yè)設計起止時間：20XX年 11月1日～ 2019年6月1日 3．畢業(yè)設計所需資料及原始數(shù)據(jù) [1]田淑珍.《S7-200 PLC原理及應用 》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009 [2]張運剛等.《PLC技術與應用》 [M].北京：人民郵電出版社，2007 [3]徐國林.《PLC應用技術》 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007 [4]廖常初.《S7-200PLC基礎教程(第二版)》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009 [5]胡學林.《可編程控制器教程》［M］.北京：北京電子工業(yè)出版社，2003 [6]自己根據(jù)所查閱資料，按上面格式填寫2-3個 [7] 設計原始數(shù)據(jù)：根據(jù)機械設備動作自行定義相關參數(shù) 4．畢業(yè)設計(論文)應完成的主要任務 （1）查閱文獻，提出設計方案，完成開題報告； （2）課題的來源和意義，系統(tǒng)設計方案的確定及說明； （3）系統(tǒng)硬件結構及功能說明； （4）I/O點數(shù)和I/O接線圖確定 （5）系統(tǒng)軟件編程及功能實現(xiàn)； 5．任務書下達日期 20XX 年 11 月 2 日 指導教師(簽字) 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計開題報告 一、題目來源 本題目來源于生產實際 二、研究目的和意義 隨著全球經濟的全球化，以及生產線的自動化和信息化的發(fā)展，無論是國家或是跨國企業(yè)的生產的產品都不會僅僅滿足內需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴張，這時傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經遠遠不能滿足大規(guī)模的生產和建廠，于是德國FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應運而生。 MPS系統(tǒng)正是一套包含工業(yè)自動化系統(tǒng)中包含工業(yè)自動化系統(tǒng)中不同程度復雜控制過程的自動化技術系統(tǒng) 。它的模塊化設計有巨大的優(yōu)勢，不僅能代替，高重復，高精度的工作，還能結合各種生產現(xiàn)場，通過模擬實驗與計算能實現(xiàn)過程的優(yōu)化，降低成本，減少待機的時間，然后直接能將技術直接運用到現(xiàn)實。相當直接提供了成產線上的上料，搬運，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個骨架上安裝配件以及調試，就能完成生產線的快速建造。 本課題研究的是基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進行更加透徹的分析，和智能的優(yōu)化，通過MCGS能快速的構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。并且它還能夠在基于Microsot的32位Windows平臺上運行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以實現(xiàn)動畫，報警處理，流程控制，實時處理，歷史曲線和輸出等多種方式向用戶提供解決實際問題的方案，結合MCGS與MPS考慮多方面因素，既貼合我們學生的基礎知識范圍，更重要的是拓展了一個多樣化的研究方向，以MPS為基礎模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運營提供堅實的知識儲備，大能以MPS模型拓展到生產線的設計，和最優(yōu)控制，又或強化MCGS的深度。 三、閱讀主要參考文獻 [1]曾勁松主編.組態(tài)控制技術項目化教程[M].北京：電子出版社，2018.6 [2]高龍士主編.模塊化生產加工系統(tǒng)（MPS）運行，調試及維修[M].北京：清華大學出版社，2012.12 [3]劉懷海，古志剛主編.液壓與氣壓傳動[M].保定：河北大學出版社，2017.2 [4]董玉紅，徐莉萍主編.機械控制工程基礎[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2013.5（2017.6重印） [5]苑苓苓主編機電一體化控制技術[M].長春：東北師范大學出版社，2014.12 [6]鄭勇峰，梅文濤主編.電氣控制與PLC[M].長春：東北師范大學出版社，2014.1 [8]MCGS組態(tài)軟件官網(wǎng) [9]高安邦，石磊，張曉輝主編.德國西門子S7-200PLC版機床電氣與PLC控制技術理實現(xiàn)一體化教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.2 [10]王守城，段俊勇著液壓系統(tǒng)控制PLC控制實例解[M].北京：中國電力出版社，2012.11 [11]賈雪艷著.SOLIDWORKS2011中文版曲面造型從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.8 [12]劉鑄鐵等著.AUTOCAD2011機械設計行業(yè)應用實踐[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.1 [13]苪延年主編.機電一體化系統(tǒng)設計[M].蘇州：蘇州大學出版社，2017.1 四、國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著全球經濟和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國一掃往昔的頹然，緊跟時代的步伐，開始了中國制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國經濟乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡畢竟只能提供生活的便利，實體經濟才是最為可靠的基礎，如今美國已經意識到了經濟發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強化自家國人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國的廉價勞動力，而我國的經濟發(fā)展，支付寶和網(wǎng)購服務讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費，讓本來人口眾多的中國的內需變成了饕餮巨獸，國家的制造業(yè)不能像曾經一樣一味的實干，而是應該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產的基石。 精準的計算和冷冰冰的公式雖然將本來可以用經驗就能處理的問題精細到多余的地步，但事實就是人的精度在這個時代已經很難超過機器了，而龐大的系統(tǒng)不允許有任何不可控因素，就現(xiàn)在以我們所學的知識，很多都是固定的算法，最優(yōu)控制不允許一絲瑕疵，從方案的設定，到拓展到現(xiàn)實，大多數(shù)工程不允許失誤。能工巧匠畢竟是太少，而很多成型的產業(yè)只需要借助計算機和一些技術人員就能完成。 除了硬件設施的完善，其實最主要的還是用工具的人，就我經歷的學生的體會，手機電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應接不暇，何況是更具技術的前沿行業(yè)，可能實力龐大的公司一直在與時代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習慣觸屏手機一樣，大多數(shù)使用者又或公司的決策者，都大多數(shù)都僅僅按自己的習慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國家向外國出口許多高端機械，對內卻難以啟齒的說不適合國內市場。 超前的科技可以無限延伸，但普通的生活和社會的進步還是需要腳踏實地的時間積累。尤其是對新一代藍領的培養(yǎng)，以及勞動工人的高技術培養(yǎng)迫在眉睫，所以不應該再停留在，干活流血流汗但不動腦的階段，而是將如今數(shù)字化的管理模式，和高端硬件的操作方法不斷的培訓給操作人員，使人力和硬件同步更新才能，實現(xiàn)更加精英化的生產模式，用最少的人力，最自動化的硬件，實現(xiàn)最高效的快速生產。 Ⅱ 五、主要研究（設計）內容、關鍵問題及解決思路 5.1主要研究內容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，主要是MCGS組態(tài)軟件對MPS加工單元的動畫建模，要把MPS加工站了解透徹的同時，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究內容包括： （1）實時數(shù)據(jù)庫：是MCGS系統(tǒng)的核心。實時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集，處理，輸出控制，動畫連接及設備驅動的對象。 （2）主控窗口：構造了應用系統(tǒng)的主框架。主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓，以及運行流程，特征參數(shù)和啟動特性等內容，是應用系統(tǒng)的主框架。 （3）設備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設備聯(lián)系的媒介。設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，如生成各種動畫顯示畫面，報警輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 （5）運行策略：是對系統(tǒng)實現(xiàn)有效大的控制手段。本窗口主要完成工程運行流程的控制，包括編寫控制程序，選用各種功能構件（如數(shù)據(jù)提取，歷史曲線，定時器，配方操作，多媒體輸出）等。 表1 MCGS的五個組成部分 MCGS 主控窗口 設備窗口 用戶窗口 實時數(shù)據(jù)庫 運行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設備構件1 圖元 數(shù)據(jù)對象 啟動策略 啟動參數(shù) …… 圖符 報警處理 循環(huán)策略 設備構件N 動畫構件 存盤處理 退出策略 自定義策略 Ⅱ 5.2關鍵問題 對于MPS加工站的建模必須解決以下問題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設施，最好對其進行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開關順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進行細致的建模。 5.3解決思路 經過網(wǎng)絡調查以及查閱書籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 當設備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開始復 位，鉆孔電機上升縮回到位，檢測頭縮回到位，夾緊頭縮回到位，旋轉工作臺旋轉到位，處于工作運行模式。 當有工件被放到旋轉工作臺的輸入工位時，按啟動按鈕，旋轉工作臺轉動，加工單元將工件傳送到加工工位 進行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當輸入工位接收到新的工件時，旋轉工作臺就再轉動一個工位，將加工后的工件送到檢測工位進行質量檢測，最后通過輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調查PLC具體控制流程如圖2 圖2 加工站控制流程圖 通過了解MPS硬件結構以及PLC控制流程，在編寫好PLC的控制程序，剩下的就是通過不斷練習MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學習中，優(yōu)化建模就能達到此次畢業(yè)設計，學控制的同時，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 六、完成畢業(yè)設計（論文）所必須具備的工作條件 所必須具備的工作環(huán)境： （1）MCGS組態(tài)軟件 （2）PLC （3）操作系統(tǒng)為Window XP ； （4）MPS 。 七、預期成果 用MCGS組態(tài)軟件通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集對MPS加工單元模塊進行建模，以可視化的動畫顯示，把加工單元的每一個運行細節(jié)清晰顯示在動畫里，然后通過連接PLC實現(xiàn)對加工單元的遠程可視化遠程操控，通過動畫的設置，還能實現(xiàn)對改單元遠程監(jiān)控，在該單元自動運行時，進行人工的干涉，如出現(xiàn)對問題的報警，然后提醒操作人員馬上檢查和急停。 然后還有實時的曲線，歷史的曲線和報表輸出，不僅能對問題的出現(xiàn)進行細致的分析，還能通過不斷的反復實踐，對操作系統(tǒng)進行優(yōu)化，省掉不必要的停滯時間，將MPS等機械硬件的高精確和高重復性的工作優(yōu)勢發(fā)揮到極致。 八、工作的主要階段、進度與時間安排 2018年10月21日 指導老師下發(fā)任務書 2018年10月21日—11月20日 查閱參考文獻及完成開題報告、開題答辯 2018年11月21日—2019年1月20日 初步完成畢業(yè)設計資料，中期檢查 2019年1月21日—2019年5月10日 完成畢業(yè)設計主體工作 2019年5月11日—2019年5月20日 指導教師完成各項審查及相關簽字 2019年5月21日—2019年6月1日 評閱教師完成評閱意見及相關簽字 2019年6月1日—2019年6月3日 畢業(yè)設計答辯 九、指導老師意見 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設計 【摘要】現(xiàn)代提到工控軟件時，人們經常提到組態(tài)一詞。與硬件生產相對照，組態(tài)和組裝比較類似。術語配置通常被提及。相比于硬件生產，配置和組件是類似的。例如，我們必須組裝的計算機，并提供各類主板，機箱，電源，CPU，顯示器，硬盤和光盤驅動器的預先。我們的工作是組裝，我們需要與這些部件的計算機。MCGS是配置和安裝軟件的，所以它有更多的空間比硬件配置玩，因為它一般要比硬件中的“構件”更多，而且每個“構件”都很靈活，因為軟件都有內部屬性，通過改變軟件中的屬性便可以控制“構件 ”的大小、形狀、顏色等規(guī)格。隨著時代的發(fā)展監(jiān)控組態(tài)軟件在計算機測控系統(tǒng)中起著越來越重要的作用。現(xiàn)代計算機測控系統(tǒng)的功能也越來越強，不但能完成數(shù)據(jù)的采集和控制功能，還能完成故障的診斷、數(shù)據(jù)分析、報表的形成打印、與管理層交換數(shù)據(jù)、為操作人員提供方便靈活的人機界面功能。在實時工業(yè)控制應用系統(tǒng)中，想要實現(xiàn)特定的應用目標，必須要了解MCGS組態(tài)軟件的功能，以及目標對象的每一個構件細節(jié)的了解，之后就是控制流程的推理，這里的目標就是加工站連接PLC來完成系統(tǒng)的控制流程的，加工站的控制流程以及加工單元每個“構件”以及上面的控制開關I/O連接是本課題研究的重點。 【關鍵詞】MPS加工單元；PLC；MCGS組態(tài)軟件 I Design of Machining Station System Based on MCGS Configuration Software Student: Fang Han Yong Yangtze University College of Technology & Engineering Instructor: Liu Huaihai Yangtze University College of Technology & Engineering [Abstract]When modern industrial control software is mentioned, people often refer to the word "configuration". Compared with hardware production, configuration and assembly are similar.For example, we need to assemble a computer and provide various types of motherboards, chassis, power supply, CPU, display, hard disk and CD-ROM in advance. Our job is to use these parts to assemble the computers we need.MCGS is the configuration installation of software, so it has more space to play than the hardware configuration, because it generally has more "components" than the hardware, and each "component" is flexible, because the software has internal attributes, by changing the attributes in the software can control the size, shape, color and other specifications of "components".With the development of the times, monitoring configuration software plays an increasingly important role in computer measurement and control system.The function of modern computer measurement and control system is becoming more and more powerfuldata analysis, report form printing, data exchange with management, and provide convenient and flexible man-machine interface functions for operators.In the real-time industrial control application system, in order to achieve specific application objectives, we must understand the function of MCGS configuration software and the details of each component of the target object, and then the reasoning of the control process. The goal here is to connect the processing station with PLC to complete the control process of the system, the control process of the processing station and each "component" of the processing unit, and so on. The above control switch I/O connection is the focus of this research. [Key words]MPS Processing Unit; PLC; MCGS Configuration Software  目 錄 前言 1 1 選題背景 2 1.1 題目來源及題目類別 2 1.2 研究的目的和意義 2 1.3 國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 3 1.4 研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路 4 2 總體方案設計 7 3 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點 8 3.1組態(tài)軟件的功能 8 3.2組態(tài)軟件的特點 9 4 加工單元控制系統(tǒng)設計 11 4.1工作原理 11 4.2 過程分析 11 4.3 工作準備 13 5 運用SOIDWORK建立加工站三維模型 16 5.1 旋轉工作臺 16 5.2 鉆孔模塊 16 5.3 檢測模塊 16 5.4 總體預覽 17 6 工程管理 18 6.1 工程總體規(guī)劃 18 6.2 新工程建立 18 6.3 創(chuàng)建加工站工作臺窗口 19 7 構造實時數(shù)據(jù)庫 21 7.1 定義數(shù)據(jù)對象 21 7.2 數(shù)據(jù)對象的類型 21 7.3 構件加工站實時數(shù)據(jù)庫 23 8 創(chuàng)建圖形對象 24 8.1 工具箱介紹 24 8.2 繪制圖形對象 24 8.3 編輯圖形對象 25 8.4 制作加工站圖形畫面 25 9 定義動畫連接 27 9.1 動畫連接 27 9.2 建立加工站動畫連接 27 10 運行策略組態(tài) 31 10.1 運行策略類型 31 10.2 創(chuàng)建運行策略 32 10.3 設置策略屬性 33 10.4 策略行分布條件 33 10.5加工站的策略編程 34 總結 37 參考文獻 38 致謝 39 VI 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設計 前言 隨著現(xiàn)在信息化社會發(fā)展的日趨完善，人們對實物的表里都能夠通過信息化的計算達到最有利的狀態(tài)。現(xiàn)在日常的，生活，養(yǎng)殖，生產，無不包涵著前人和現(xiàn)代科學家嘔心瀝血的計算與天才般的設計。 作為維持社會運轉的基本產業(yè)，生產業(yè)，自然早就被前人不斷優(yōu)化并一直在與現(xiàn)代數(shù)字化的生活相融合，這里雖然很多復雜的計算以常人的角度絕對趕不上高精尖的計算機，所以為了更方便，更形象的了解生產的流程，且方便實驗，可視化的軟件應運而生，MCGS組態(tài)軟件便是能將復雜的計算機語言通過動畫和圖片將現(xiàn)實的各種機械與生產線數(shù)據(jù)化，讓人更加方便實時監(jiān)控。 現(xiàn)在生產的優(yōu)化和建設，早就被利益至上的企業(yè)公司研究的非常透徹，智能化生產便成了新的開拓市場，比起要考慮各種因素的人工成本，自動化的機器人就僅僅只考慮維護以及人為的操縱。 1 1 選題背景 1.1研究（設計）目的和意義 隨著全球經濟的全球化，以及生產線的自動化和信息化的發(fā)展，無論是國家或是跨國企業(yè)的生產的產品都不會僅僅滿足內需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴張，這時傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經遠遠不能滿足大規(guī)模的生產和建廠，于是德國FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應運而生。 的MPS系統(tǒng)是一組包含不同程度的工業(yè)自動化系統(tǒng)，包括工業(yè)自動化系統(tǒng)的復雜控制過程的自動化技術系統(tǒng)。它的模塊化設計具有很大的優(yōu)勢，不僅可以替代，高度重復的，高精度的工作，而且還可以與各種生產基地相結合，通過模擬試驗和計算可以實現(xiàn)流程優(yōu)化，降低成本，減少待機時間，然后直接直接申請技術現(xiàn)實。相當直接提供了成產線上的上料，搬運，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個骨架上安裝配件以及調試，就能完成生產線的快速建造。 本課題研究的是基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進行更加透徹的分析，而智能優(yōu)化，MCGS可以快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件。而且還可以在基于Microsot的32位Windows平臺上運行。通過收集和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)動畫，報警處理，流程控制，實時處理，歷史曲線和輸出等，為用戶提供實際問題，與MCGS和MPS相結合來考慮的解決方案各種因素，都適合我們學生的基礎知識，更重要的是拓展了一個多樣化的研究方向，以MPS為基礎模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運營提供堅實的知識儲備，大能以MPS模型拓展到生產線的設計，和最優(yōu)控制，又或強化MCGS的深度，在石油化工，鋼鐵行業(yè)，電力系統(tǒng)，水處理，環(huán)境監(jiān)測，機械制造，交通運輸，能源材料，航空航天等領域創(chuàng)造全新的無人監(jiān)管，遠程控制的高科技智能化系統(tǒng)。 1.2國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著全球經濟和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國一掃往昔的頹然，緊跟時代的步伐，開始了中國制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國經濟乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡畢竟只能提供生活的便利，實體經濟才是最為可靠的基礎，如今美國已經意識到了經濟發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強化自家國人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國的廉價勞動力，而我國的經濟發(fā)展，支付寶和網(wǎng) 60 購服務讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費，讓本來人口眾多的中國的內需變成了饕餮巨獸，國家的制造業(yè)不能像曾經一樣一味的實干，而是應該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產的基石。 精準的計算和冷冰冰的公式雖然將本來可以用經驗就能處理的問題精細到多余的地步，但事實就是人的精度在這個時代已經很難超過機器了，而龐大的系統(tǒng)不允許有任何不可控因素，就現(xiàn)在以我們所學的知識，很多都是固定的算法，最優(yōu)控制不允許一絲瑕疵，從方案的設定，到拓展到現(xiàn)實，大多數(shù)工程不允許失誤。能工巧匠畢竟是太少，而很多成型的產業(yè)只需要借助計算機和一些技術人員就能完成。 除了硬件設施的完善，其實最主要的還是用工具的人，就我經歷的學生的體會，手機電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應接不暇，何況是更具技術的前沿行業(yè)，可能實力龐大的公司一直在與時代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習慣觸屏手機一樣，大多數(shù)使用者又或公司的決策者，都大多數(shù)都僅僅按自己的習慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國家向外國出口許多高端機械，對內卻難以啟齒的說不適合國內市場。 超前的科技可以無限延伸，但普通的生活和社會的進步還是需要腳踏實地的時間積累。特別是對于新一代藍領工人，以及勞動者的高科技訓練的訓練，必須停止在工作，但出汗而不是頭腦風暴的階段，但在數(shù)字化管理模式與操作的高端硬件。該方法是連續(xù)地訓練的操作者，從而使人力和硬件可以同時更新，并且可以實現(xiàn)一更精英的生產模式，而最有效的和快速的生產可以用最少的人力和最自動化的硬件來實現(xiàn)。 1.3主要研究（設計）內容、關鍵問題及解決思路 1.3.1主要研究內容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設計，主要是MCGS組態(tài)軟件對MPS加工單元的動畫建模，要把MPS加工站了解透徹的同時，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究內容包括： （1）實時數(shù)據(jù)庫：它是MCGS系統(tǒng)的核心。實時數(shù)據(jù)庫是該項目的每個部分中的數(shù)據(jù)交換和處理中心，MCGS項目的各個部分連接為一體。 （2）主控窗口：構造了應用系統(tǒng)的主框架。主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè) 的總體輪廓，以及運行流程，特征參數(shù)和啟動特性等內容，是應用系統(tǒng)的主框架。 （3）設備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設備聯(lián)系的媒介。設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，如生成各種動畫顯示畫面，報警輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 （5）操作策略：它是為系統(tǒng)中的有效和大的控制方法。 表1 MCGS的五個組成部分 MCGS 主控窗口 設備窗口 用戶窗口 實時數(shù)據(jù)庫 運行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設備構件1 圖元 數(shù)據(jù)對象 啟動策略 啟動參數(shù) …… 圖符 報警處理 循環(huán)策略 設備構件N 動畫構件 存盤處理 退出策略 自定義策略 1.3.2關鍵問題 對于MPS加工站的建模必須解決以下問題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設施，最好對其進行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開關順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進行細致的建模。 1.3.3解決思路 經過網(wǎng)絡調查以及查閱書籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 是當設備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開始復 位，鉆孔電機上升縮回到位，檢測頭縮回到位，夾緊頭 縮回到位，旋轉工作臺旋轉到位，處于工作運行模式。 當有工件被放到旋轉工作臺的輸入工位時，按啟動按 鈕，旋轉工作臺轉動，加工單元將工件傳送到加工工位 進行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當 輸入工位接 到新的工件時，旋轉工作臺就再轉動一 個工位，將加工后的工件送到檢測工位進行質量檢測， 最后通過輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調查PLC具體控制流程如圖2 圖2 加工站PLC 控制流程圖 通過了解MPS硬件結構以及PLC控制流程，在編寫好PLC的控制程序，剩下的就 是通過不斷練習MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學習中，優(yōu)化建模就能達到此次畢業(yè)設計，學控制的同時，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 2 總體方案設計 MPS一共有5個工作單元，分別是供料單元，檢測單元，加工單元，操作手單元和分揀單元。 5個單元功能相互是獨立的，但是在工序流程上又存在一定的聯(lián)系，前述的五個單元，每一個單元都可以作為一個單獨的模塊出現(xiàn)，每一個單獨的模塊都擁有各自對應的軟件處理系統(tǒng)用來完成各自獨立的工作。 各個單元的基本功能如下 （1）供料單元 依照順序將放置在料倉中的毛坯料依次取出，放置在特定的位置。 （2）檢測單元 通過機構獲取到物料，對物料進行顏色、材質的辨識以及高度的檢測，對于不符合要求的材料，把他們派出的工作站通過滑槽。 （3）加工單元 對物料進行加工，包括鉆孔等加工過程，并對加工效果進行檢測。 （4）操作手單元 將加工完畢的工件取走，并進行辨別——符合加工要求的工件送入下一個環(huán)節(jié)，否則通過滑槽送出工作站。 （5）分揀單元 成品工件被分類和從不同的滑槽送出的工作站。 這里主要是運用MCGS組態(tài)軟件對加工站控制系統(tǒng)進行建模，工控組態(tài)軟件大都運行WINDOWS環(huán)境下，充分利用WINDOWS的圖形功能完善、界面美觀的特點，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等，使界面生動、直觀。 3 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點 3.1組態(tài)軟件的功能 組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能。 （1）強大的界面顯示組態(tài)功能。 當今世界,工業(yè)控制組態(tài)軟件大多在Windows環(huán)境下運行，可視化的IE風格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進入開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省了大量時間。豐富的圖形控制和工況庫提供了大量的工業(yè)設備圖、儀表符號，還提供了趨勢圖、歷史曲線圖、群數(shù)據(jù)分析圖。它不僅提供了所需的組件，還提供界面制作指南，為用戶提供豐富的繪圖的工具。各種工業(yè)接口，可隨意繪制。它也可以被任意地修改，使得開發(fā)人員能夠從繁瑣界面設計完全免費的。豐富的動畫連接方法，如隱式的，閃爍，移動等，使界面生動和直觀。色彩繽紛的圖片提供了設備的正常運轉和運營商的集中控制了極大的方便。 （2）良好的開放性 世界的大生產，讓系統(tǒng)構成的全部軟硬件絕對不可能出自同一家公司的產品，“異構”是現(xiàn)在社會控制系統(tǒng)的主要特點。組態(tài)軟件向下應能與底層的數(shù)據(jù)采集設備通信，向上通過TCP/IP可與高層計算機互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)上位機下位機的雙向互通。 （3）豐富的功能模塊 配置軟件提供了多種控制功能庫，以滿足用戶的測量和控制和現(xiàn)場要求的要求。通過各種功能模塊，實時監(jiān)控，功能生成報告，顯示歷史曲線，實時曲線，并提供報警功能的實現(xiàn)，從而使系統(tǒng)具有良好的人機界面，操作方便。該系統(tǒng)可用于單機的集中控制，分布式DCS的控制，或遠程測量和控制系統(tǒng)與遠程通信能力。 （4）強大的數(shù)據(jù)庫 配有實時數(shù)據(jù)庫，可以儲存各種數(shù)據(jù)，比如模擬量、離散量和字符型等，現(xiàn)實與外部設備數(shù)據(jù)高的交換。 （5）可編程的命令語言 有可編程命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，增強圖形的界面。 （6）周密的系統(tǒng)安全防范 對不同操作者，給予不同的操作權限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠的運行。 （7）仿真功能 提供強力的仿真功能使系統(tǒng)并行設計，從而大幅度縮短開發(fā)周期。 3.2組態(tài)軟件的特點 通用組態(tài)軟件主要特點如下。 （1）封裝性 常用的組態(tài)軟件能用很方便的方式將操作人員使用模式包裝起來，于用戶而言，就算不懂得復雜的編程，也能很好完成復雜工程所要求的所有功能，因此簡單易懂。 （2）開放性 組態(tài)軟件采用許多“標準化技術”，如OPC、DDE、ActiveX控制軟件等，在現(xiàn)實應用之中，用戶能根據(jù)自己的需要進行第二次的開發(fā)，如可以方便地使用VB或C++等編程工具自行編制所需的設備構件，裝入工具箱，充實設備工具箱。 （3）通用性 根據(jù)實際情況，一般配置軟件用于提供I / O的底層設備，則打開的數(shù)據(jù)庫和接口生產工具，其可以完成的動畫效果，實時數(shù)據(jù)處理，歷史曲線和數(shù)據(jù)的DRIVER共存，多媒體功能和網(wǎng)絡功能。該項目甚至可以跨行進行擴展。 （4）方便性 由于配置軟件的用戶大多是自動化工程師，組態(tài)軟件的主要目的是為了確保用戶不需要或產生他或她所需要的應用系統(tǒng)時寫的代碼少盡可能。為了更方便的服務于用戶，組態(tài)軟件集中提煉和總結了共性問題，并以直接可視化的方式解決。 下面是組態(tài)軟件主要解決的共性問題 ①如何與采集、控制設備間進行數(shù)據(jù)交換。 ②使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各個元素關聯(lián)起來。 ③處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警。 ④儲存歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢。 ⑤各類報表的生成和打印輸出。 ⑥最終生成的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。 ⑦具有第三方程序接口，方便數(shù)據(jù)共享。 解決上述問題后，自動化工程設計人員需要寫在配置軟件中的一些預先設計的表，然后使用圖形的功能，生動地繪制控制對象，控制對象通過內部數(shù)據(jù)變量連接。屬性并邏輯連接到I / O設備的實時數(shù)據(jù)。當由配置軟件產生的應用程序投入運行，連接到控制 對象的I / O裝置的數(shù)據(jù)的變化直接驅動控制對象的屬性的變化，并顯示在界面上。這也是非常方便的修改應用系統(tǒng)，這是MCGS的便利。 （5）組態(tài)性 MCGS組態(tài)控制技術的計算機控制技術的發(fā)展的結果。采用配置控制系統(tǒng)的最明顯的特征是它具有從硬件到軟件開發(fā)配置。設計師的任務是分析控制對象，并按照平臺上的說明。在系統(tǒng)電平的第二發(fā)展可以構成為不同的控制對象的控制系統(tǒng)，避免了許多具體細節(jié)，諸如程序代碼，圖形圖表，通信協(xié)議和數(shù)字統(tǒng)計，因此，系統(tǒng)的可靠性和顯影速率的設計和調試。大大提高，開發(fā)的難度有所下降。 4 加工單元的控制系統(tǒng)設計 4.1工作原理 對應于MPS的加工單元,其主要工作為:模擬鉆孔并進行鉆孔質量的檢測。所述處理單元包含總共3個功能模塊：旋轉臺模塊，鉆孔檢測模塊，鉆探模塊。 旋轉工作臺用于將待加工物件送到鉆孔工作點，實現(xiàn)物件的鉆孔加工。 工作臺由傳感器系統(tǒng)定位，通過電感式傳感器實現(xiàn)工作臺定位。 帶電感式傳感器的電磁執(zhí)行裝置用于檢測工件是否被放置到合適的位置。 加工單元是MPS中唯一沒有使用氣壓傳動系統(tǒng)的單元。 本單元使用了電感式接近開關、漫反射式電傳感器，旋轉工作臺采用的電氣部件包含直流電機及其控制用繼電器。 4.2過程分析 首先確定加工單元內部各個模塊的工作組織結構，如圖3所示。 （1） 旋轉工作臺模塊 旋轉臺模塊包括轉盤，一個直流電動機，感應式接近開關，漫反射光電傳感器，支架，和一個定位凹塊。 圖3 功能模塊的工作順序 工作臺被固定在合金底板上，通過直流電動機進行驅動，實現(xiàn)工作臺的旋轉。 工作臺上具有6個圓孔，其中4個圓孔對應4個工位，如圖3（b）所示對應表2。 表2 旋轉工作臺四個工位的功能及傳感器的功用 工位1 識別該處是否具有待加工元件 工位2 檢測待加工工件高度是否符合要求 工位3 鉆孔加工點 工位4 完成件由此處被運轉至下一單元 旋轉工作臺具有六個圓孔，因此每次均以60°的步進幅度旋轉，由電感式接近開關判斷工作臺位置，繼而發(fā)出信號，使得旋轉工作臺下的直流電動機根據(jù)傳感器的信號轉動或停止。 旋轉工作臺的結構和主要參數(shù)如圖4所示。 結構 參數(shù) 工位數(shù)量：6 直徑：350mm 高度：125mm 額定電壓：24V 額定轉速：6min-1 額定電流：0.15A 額定電流：0.5A 圖4 旋轉工作臺的結構和主要參數(shù) （2）檢測模塊 檢測模塊中包含固定支架、檢測探頭、檢測電磁鐵固定支架和檢測傳感器等。 探頭攜帶檢測傳感器，用于對工件進行高度檢查。 檢測傳感器為磁感應接近開關，對某個固定位置進行判定，通過接近開關斷定探頭能夠運動觸及該位置，說明符合高度要求，否則不付和，如圖5所示。 （3）鉆孔模塊 鉆孔模塊用于模擬對原材料進行加工的過程。 鉆孔模塊中包括鉆孔電機、鉆孔裝置升降電機、加緊氣缸、鉆孔模塊支架和傳感器。 鉆出的部分由電梯驅動，向上移動和沿托架下來，并在兩端用于定位所述提升過程設置有傳感器。 加緊氣缸在安裝過程中需要進行位置調整，以確保加緊氣缸能夠對工件實現(xiàn)穩(wěn)固的加緊操作，故而設置如圖6所示的傳感器進行檢測，傳感器為磁感應式接近開關 圖5 檢測工件高度是否符合要求 圖6 夾緊氣缸運動檢測示意圖 4.3工作準備 （1） 繼電控制系統(tǒng)設備 加工單元與其他單元的不同之處在于附加了一個采用繼電器的控制系統(tǒng)，因此首先需要明確該電氣系統(tǒng)的構成和功能結構。 在旋轉工作臺的每一個工位都具有直流電動機。加工單元的全部工作通過機電控制系統(tǒng)對電動機的控制和操作來實現(xiàn)。MPS的加工單元中，共包含有5個繼電器用以控制直流電動機，作用在工作臺旋轉電機、工位3上控制鉆孔電機、工位3控制鉆孔裝置上升和下降電機、工位4上實現(xiàn)工件轉移的撥走電機。 在工位4上，將完成鉆孔加工的工件轉移到下一個加工單元，因此，在工位4的位置上設有直流電機，旋轉工作臺每旋轉一步，撥叉就在直流電機的帶動下實現(xiàn)“撥走”動作一次，工件被分流，如圖7所示。 圖7 工位4上的撥叉動作、工件分流示意圖 （2） 安裝及使用注意事項 加工單元中存在繼電器設備以及直流電機等設備，因此，在操作使用過程中需要注意這些設備的特點，使得繼電器控制信號連接無誤，避免觸頭競爭等常見錯誤的發(fā)生。 除此之外，還需要注意以下幾個方面 ① 直流電動機及繼電器等電工設備在安裝及使用過程中嚴格遵循電氣安全標準。 ② 直流電動機采用小魚24V的外接電源，原因在于PLC的觸點直接輸出驅動力不足。 ③ 由于有運動部件，因此，加工單元各個工件的安裝需要足夠牢固，以防止在運行過程中發(fā)生固定設備的螺絲松動等安全問題。 ④ 加工單元內所有運動部件的安裝位置需要具有足夠的空間，以防止機械故障產生或安全問題出現(xiàn)。 ⑤ 安裝設備時需要考慮各類光電傳感器正常工作時對環(huán)境的要求，以避免工作進程中可能出現(xiàn)的錯誤動作。 ⑥ 氣壓傳動系統(tǒng)參數(shù)：氣源工作壓力在6~8bar之間。 與其他工作單元類似，加工單元需要設置兩種工作方式：手動單循環(huán)、自動循環(huán)。 首先確定加工單元的“初始位置”，即： ① 鉆孔模塊處于上端位置。 ② 旋轉工作臺定位準確、無誤。 ③ 夾緊電磁鐵和檢測電磁鐵均無通電。 ④ 檢測部件處于上端位置，無下降位移。 ⑤ 旋轉工作臺工位1上應當有工件 加工單元擁有獨立的PLC進行工作過程控制，根據(jù)工作任務要求，通過對PLC進行 程序設計，設定手動操作方式和自動循環(huán)操作方法。 （3） 手動操作方式 手動操作方式的工序流程圖如圖8所示 C B A 工位4 工位3 工位2 工位1 圖8 加工單元手動操作方式的工序流程示意圖 三個點： A: 旋轉工作臺啟動條件，即需要工位1上有工件存在 B：被鉆孔加工。 C: 鉆孔質量檢測的結果被儲存。 手動操作方式可描述為：一旦“啟動”按鈕被按下，則在一個完整的過程之內，不在受到除了“急停”按鈕之外的任何按鈕的操作控制。因此，手動操作方式需要注意如下事項。 ① 啟動時，所有機械設備、電氣設備需要處于初始狀態(tài)。 ② 啟動后，在完成完整工序中，不受啟動按鈕控制。 ③ 在整個過程中不需要另外的人工操作。 ④ 具有“急?！惫δ茉O計。 5 運用solidworks建立加工站的三維模型 5.1旋轉工作臺模塊 旋轉臺模塊是由一個旋轉工作臺，一臺固定點，交流伺服電機，蝸輪減速器，一個定位塊，感應式接近開關傳感器，漫反射型光電傳感器，支架，等等。 有旋轉工作臺上一共有六個站的存儲工件是。有每個站下的定位塊，并且所述感應接近傳感器感測這些定位塊，并且可以判斷臺的旋轉，這是方便的用于定位和控制的位置。三維建模如圖9。 圖9 旋轉工作臺 5.2鉆孔模塊 鉆探模塊主要由鉆井筒，鉆井馬達，電磁夾具等組成。鉆探模塊用于完成鉆井過程。一種磁感應接近開關安裝在井眼筒的兩端，以確定兩個汽缸的兩個極端位置。3D模型示于圖10。 5.3檢測模塊 檢測模塊的功能是完成鉆孔后模擬成品的過程。檢測模塊主要由檢測筒，檢測夾具中，檢測模塊托架和一個磁感應接近開關。3D模型示于圖10。 圖10 鉆孔模塊和檢測模塊 5.4總體預覽 對加工站總體的三維建模如圖11所示 圖11 加工單元總體視 6 工程管理 6.1工程整體規(guī)劃 在實際工程中，使用MCGS構建系統(tǒng)之前，該項目的總體規(guī)劃應該進行，以確保項目順利實施。 對于用戶來說，有必要了解整個項目的系統(tǒng)組成和流程，明確測量和控制對象的特征，并闡明主要的建模要求和技術要求。然后起草組建項目的總體計劃和想法，包括系統(tǒng)應如何實現(xiàn)這些功能，控制過程的實現(xiàn)，需要什么樣的用戶窗口界面，實現(xiàn)什么樣的動畫效果，以及如何定義數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的變量。使用哪些類型的變量內部傳輸數(shù)據(jù)并用于動畫顯示。規(guī)劃完成后，在項目配置過程中，盡可能避免一些徒勞的工作，可以快速有效地完成項目。 完成工程的規(guī)劃，接著就是開始工程的建立工作了。 6.2新工程建立 在MCGS組態(tài)軟件中用“工程”來表示組態(tài)生成的應用系統(tǒng)，建立一個新工程就是創(chuàng)建一個新的用戶開發(fā)系統(tǒng)，打開工程也就是打開一個已經存盤好了的用戶系統(tǒng)。命名工程的方法和window系統(tǒng)一樣，MCGS組態(tài)軟件會自動的給工程文件名加上后綴“.mcg”。每一個過程所對應一個組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫的文件。 在windows系統(tǒng)的桌面上，能經過以下3種方式中的任意一種都能進入MCGS組態(tài)環(huán)境： （1） 用鼠標雙擊Windows桌面上的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”圖標； （2） 選擇“開始”—“程序”—“MCGS 組態(tài)軟件”—“MCGS 組態(tài)環(huán)境”命令; （3） 安快捷鍵“Ctrl+Alt+G”。 進入MCGS配置環(huán)境后，單擊工具欄上的"新建"按鈕，或在"文件"菜單中執(zhí)行"新建工程"命令，系統(tǒng)將自動為"新建工程X.MCG"創(chuàng)建項目（X為數(shù)字）。但是，由于尚未執(zhí)行配置操作，新項目仍然是空的，由五個基本組件組成的框架，然后在框架中慢慢配置不同功能的組件以構建可以播放特定的用戶系統(tǒng)任務。 。 MCGS用“工作臺”窗口來來整合構成用戶應用系統(tǒng)的5個部分，如圖6-1所示，他的結構是主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略5個部分組成，由于5個不同的窗口頁面，每一頁面管理用戶應用系統(tǒng)的一部分功能，用鼠標單擊不同的標簽可選擇不同窗口頁面對應用戶系統(tǒng)的相應部分進行組態(tài)控制。 控制界面里，操作人員可以放置不同的構件，創(chuàng)建需要的圖形對象并對界面分布進行調整， 組態(tài)里用不同的參數(shù)就能完成不同的功能。 新的工程在建立時，能隨便換名稱。系統(tǒng)已經默認，所有工程文件都存放在MCGS安裝目錄下的work子目錄里，操作人員也可根據(jù)需要將工程存放在指定的目錄。 6.3創(chuàng)建加工站工作臺窗口 雙擊桌面上的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”的圖標，然后進入組態(tài)環(huán)境。 （1） 單擊“文件”菜單，彈出下拉的菜單，選“新建工程”，就會出現(xiàn)工作臺窗口如圖12所示。 圖12 工作臺窗口 （2）單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單選“工程另存為”菜單，出現(xiàn)“保存為”窗口，將文件名改為“基于MCGS組態(tài)軟件加工站控制系統(tǒng)的設計”，單擊“保存”按鈕（此時建立的工程文件保存在默認文件夾），進入工作臺窗口。 （3）單擊工作臺窗口中的“新建窗口”按鈕，工作臺出現(xiàn)新建“窗口0”。 （4）選擇“窗口0”，單擊“窗口屬性”按鈕，彈出“用戶窗口屬性設置”對話框，如圖13所示。輸入窗口名稱“加工單元”，窗口標題改為“加工單元”，窗口內容注釋文本框內輸入 “模擬加工單元控制系統(tǒng)”，窗口位置改為“最大化顯示”，單擊“確定”按鈕。 （5）用鼠標右鍵單擊工作臺窗口中的“加工單元”窗口，在彈出的下拉菜單中選擇“設置為啟動窗口”。 圖13 “用戶窗口屬性設置”對話 7 構造實時數(shù)據(jù)庫 7.1定義數(shù)據(jù)對象 定義數(shù)據(jù)對象的過程就是構造實時數(shù)據(jù)庫的過程。 定義數(shù)據(jù)對象時，在組態(tài)環(huán)境工作臺窗口中，選擇“實時數(shù)據(jù)庫”標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁，顯示定義的數(shù)據(jù)對象如圖14 圖14 實時數(shù)據(jù)庫窗口頁 對新建工程來說，窗口中會出現(xiàn)4個字符型數(shù)據(jù)對象，分別是InputETime、InputUser1、InputSTime、InputUser2。當在對象列表的某一位置增加一個新對象時，可在該處選定數(shù)據(jù)對象，鼠標單擊“新增對象”按鈕，之后在選中的對象就會增加一個新的數(shù)據(jù)對象；如果沒有指定位置，那么就會在對象表的最后增加一個數(shù)據(jù)對象。 在"實時數(shù)據(jù)庫"窗口網(wǎng)中，如在Windows95的文件操作窗口中，數(shù)據(jù)庫中定義的數(shù)據(jù)對象可以顯示在大量圖標，小圖標，列表和詳細信息中。您可以按名稱和類型選擇訂單。當然，要顯示數(shù)據(jù)對象，您可以剪切，復制和粘貼指定的數(shù)據(jù)對象，還可以修改數(shù)據(jù)對象的名稱。 7.2數(shù)據(jù)對象的類型 在MCGS中，數(shù)據(jù)對象有開關型、數(shù)值型、字符型、事件型和數(shù)據(jù)組對象等5中類別。不同類別的數(shù)據(jù)對象，它們的屬性也不同，用途同樣不同。 （1）開關型數(shù)據(jù)對象 記錄開關信號的數(shù)據(jù)對象稱做開關型數(shù)據(jù)對象，一般與外部設備的數(shù)字量輸入/輸出通道相連，來表示某一設備現(xiàn)在所處的狀態(tài)。開關型數(shù)據(jù)對象同樣用于表示MCGS中某一對象的狀態(tài)，如對應一個圖像對象可見度的狀態(tài)。 開關型數(shù)據(jù)對象沒有工程單位和最大/最小屬性，并且沒有限值報警屬性，僅僅有狀態(tài)報警屬性。 （2）數(shù)據(jù)值數(shù)據(jù)對象 在MCGS中，數(shù)值型數(shù)據(jù)對象的數(shù)值范圍一般是：負數(shù)是從-3.402823E38到-1.401298E-45；正數(shù)是從1.401298E-45到3.402823E38。數(shù)值型數(shù)據(jù)對象除了存放數(shù)值以及參與數(shù)值運算以外，提供報警信息，還能夠與外部設備的模擬量輸入/輸出通道互通。 數(shù)字數(shù)據(jù)對象有最大值和最小值的屬性，其值不超過設定范圍。當一個對象的值小于所述最小值或最大值，該對象的值取最小或最大值。 數(shù)值型數(shù)據(jù)對象有限值報警屬性，可同時設置下下限、下限、上限、上上限、上偏差、下偏差等6種報警限值，當對象的限值超過設定的限值時，生成報警；當對象的值返歸到所有的限值之內時，報警完成。 （3）字符型數(shù)據(jù)對象 字符數(shù)值對象用來存放文字信息的單元，作用是敘述外部對象的狀態(tài)特征，其值為多數(shù)是個字符組成的字符串，字符串長度最長為64KB。字符型數(shù)據(jù)對象沒有單位和最大 /最小值屬性，也沒有報警的屬性。 （4）事件型數(shù)據(jù)對象 的事件類型的數(shù)據(jù)對象是記錄信息或識別事件或狀態(tài)改變的定時。例如，所述開關的狀態(tài)改變時，用戶具有按鈕的操作，報警信息等，生成可以被看作是一個事件。事件發(fā)生的信息能從某種類型的外部設備提取，也能由內部對應的策略構件供應。 （5）數(shù)據(jù)組對象 數(shù)據(jù)組對象為MCGS引入的一種特別類型的數(shù)據(jù)對象，就像一般編程語言中的數(shù)組和結構體一樣，作用是把相關的多個數(shù)據(jù)對象融合在一起，當做一個整體來定義或處理。 7.3構件加工站的實時數(shù)據(jù)庫 在工作選“實時數(shù)據(jù)庫”窗口如圖7-1所示。單擊“新增對象”的按鈕，在雙擊新增對象，彈出“數(shù)據(jù)對象屬性設置”的對話框。將對象名稱設置為“I0.0”，對象類型設為“開關”如圖15所示。 圖15 對象“I0.0”的屬性設置 重復以上操作將其他開關量設置好最后實加工站時數(shù)據(jù)庫如圖16所示。 圖16 加工站實時數(shù)據(jù)庫 8 創(chuàng)建圖形對象 8.1工具箱介紹 在工作臺中，用鼠標雙擊指定的用戶窗口的圖像，又或是選中用戶窗口圖標后單擊“動畫組態(tài)”的按鈕，一個空白用戶窗口就打開了，然后就能在上面放置圖形對象，生成需要的圖形窗口。 在用戶窗口創(chuàng)建圖形對象時，要從工具箱中選取需要的圖像構件進行圖像對象的創(chuàng)建工作?，F(xiàn)在知道的，MCGS有兩個工具箱，分別是放置圖元和動畫構件的繪圖工具箱和常用圖符工具箱。從這兩個工具箱中選需要的構件和圖符，在用戶窗口內自行組合，就組成了用戶窗口的各種圖形的界面。 用鼠標單擊工具條里的“工具箱”的按鈕，就能打開了放置圖元和動畫構件的繪圖工具箱，如圖17所示。在其中第2~9個圖標對應8個常用圖元對象，后面28個圖標對應系統(tǒng)所需要的16個動畫構件。 在工具箱選擇所需要的圖元、圖符或動畫構件，使用鼠標在用戶窗口中拖拽出一定大小的圖形就能創(chuàng)立了一個圖形對象了。 圖17 繪圖工具箱 8.2繪制圖形對象 打開工具箱，并使用鼠標點擊在工具箱中的相應的圖標來選擇元件，圖標，和動畫組件要被繪制。使用鼠標移動到用戶窗口，此時鼠標光標被顯示為十字形，按下鼠標左 鍵，將鼠標拖到窗口內的適當位置，然后放開鼠標按鈕時，則位置成立了。圖形，繪圖的圖形對象是完整的，并且最后的鼠標光標將回復的箭頭的形狀。 在畫折線或多邊形的時侯，工具箱中選擇折線圖元按鈕，使用鼠標移到用戶窗口頁的編輯區(qū)域，然后十字光標放置在折線的