基于深孔钻组合机床的组态实训

沈阳理工大学 PLC及工控实训课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名学号设计题目基于MCGS的深孔钻组合机床PLC控制实训内容及要求： 熟悉使用西门子S7-200系列PLC的应用以及MCGS的组态的基本 应用，通过对实例的模拟，熟练地掌握PLC控制的流程、程序调试和 MCGS的编辑使用。进行软、硬件设计，并对程序进行调试。 进度安排：第一周：查阅相关资料。了解所需实训内容的大概情况，确立实训课程设计的大致框架，对MCGS有基本了解。第二周：选择PLC的型号，利用STEP 7Mirco进行梯形图设计，对设计程序进行调试，并且设计MCGS动画，定义数据变量，编写控制流程。第三周：对PLC和MCGS组态软件进行PPI通讯，设计系统流程示意图，列出I/O分配表，画出I/O接线图，完成整个组态系统设计。 指导教师（签字）： 年 月 日分院院长（签字）： 年 月 日摘要本次实训基于MCGS组态软件用PLC进行控制，MCGS组态软件进行监控。PLC主要控制电机的启动和停止以及钻头的正转、反转；MCGS用于读取行程开关的开关量，以便我们随时了解系统信息，进行调整。整个系统自动化水平比较高，大大减少了人力物力，而且对于钻头所钻的深度能精确的控制。该系统结构简单、成本、性能稳定。关键字：MCGS组态软件，PLC，深孔钻 II1 组态软件介绍11.1 MCGS组态软件通用版的基本介绍11.2 MCGS组态软件通用版的功能特点22 硬件设计22.1 控制要求22.2 系统流程图32.3 I/O分配表42.4 /O接线图63 软件设计73.1 主程序梯形图74 MCGS组态过程以及与PLC的通讯144.1 工程项目系统分析144.2 工程立项搭建框架144.3 设置菜单基本体系144.4 编写控制流程程序144.5 完善菜单按钮功能144.6 编写程序调试工程144.7制作动画显示画面154.8 连接设备驱动程序164.9 工程完工工程测试165 MCGS的运行画面17结束语221 组态软件介绍1.1 MCGS组态软件通用版的基本介绍 MCGS(Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统)，它是一套基于Windows平台的软件，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。 具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。1.2 MCGS组态软件通用版的功能特点全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活 1)完善的中文在线帮助系统和多媒体教程 2)真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于Win95/98/NT/2000平台 3)提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面 4)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 5)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 6)支持ODBC接口，可与SQL Server、Oracle、Access等关系型数据库互联 7)支持OPC接口、DDE接口和OLE技术，可方便的与其他程序和设备互联 8)提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以达到良好的动画效果 9)上千个精美的图库元件，保证快速的构建精美的动画效果 10)功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建，保证多个系统完美结合 11)完善的网络体系结构，可以支持最新流行的各种通讯方式，包括电话通讯网，宽带通讯网，ISDN通讯网，GPRS通讯网和无线通讯网2 硬件设计2.1 控制要求 深孔钻组合机床机型切削时，为利于钻头排屑和冷却，需要周期性地从工件中退出钻头，道具进退与行程开关示意图如图2.1所示。 在起始位置O点时，行程开关SQ1被压合，按启动按钮SB2，电动机正转启动，刀具前进。退刀由行程开关控制，当动力头依次压在SQ3、SQ4、S15上时，电动机反转，刀具会自动退刀，退刀到起始位置时，SQ1被压合，退刀结束，又自动进刀，直到三个过程全部结束。SQ1CSQ3SQ4SQ51ABO图2.1 深孔钻组合机床工作示意图2.2 系统流程图电动机正转启动CO电动机正转启动OC电动机反转启动BO电动机正转启动OB电动机反转启动AO电动机正转启动OA压合SQ1压合SQ55压合SQ1压合SQ4压合SQ1压合SQ3654321SQ1压合起始位置0按下启动按钮SB2图2.2 深孔钻组合机床系统流程图2.3 I/O分配表编程元件I/O端口电路器件作用输入信号I0.1SB1停止按钮I0.2SB2启动按钮I0.3SQ3退刀行程开关I0.4SQ4退刀行程开关I0.5SQ5退刀行程开关I0.7SB3正向调整点动按钮I0.0SB4反向调整点动按钮I0.6SQ1原始位置行程开关输出信号Q0.1KM1钻头前进接触器线圈Q0.2KM2钻头后退接触器线圈表2.1 深孔钻组合机床I/O分配表2.4 /O接线图图2.3 深孔钻组合机床控制I/O接线图3 软件设计3.1 主程序梯形图4 MCGS组态过程以及与PLC的通讯4.1 工程项目系统分析深孔钻组合机床机型切削时，为利于钻头排屑和冷却，需要周期性地从工件中退出钻头。工作形式如控制要求所示。要求在上位机可以实时监测到PLC控制的工作过程，可以看到开始停止的过程，并且在MCGS软件中能看到深孔钻组合机床进刀退刀的每一个过程。4.2 工程立项搭建框架定义工程名称、封面窗口名称以及启动窗口名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。4.3 设置菜单基本体系先搭建菜单的框架，再对各级菜单命令进行功能组态。4.4 编写控制流程程序在运行策略窗口内，从策略构件箱中，选择所需功能模块，由这些模块实现各种人机交互过程。4.5 完善菜单按钮功能包括对菜单命令、监测器件、操作按钮功能的组态。4.6 编写程序调试工程利用调试程序产生的模拟数据，检查动画显示和控制流程时候正确4.7制作动画显示画面我们设置了启动指示灯以及停止指示灯，分别对应硬件里的启动按钮和停止按钮，在画面顶端的指示灯表示原始位置行程开关SQ1。画面底端的三个指示灯则分别表示SQ3、SQ4、SQ5。在画面中间有三组短、中、长的流动块，分别对应深孔钻三个来回的运行过程。当显示绿色流动时则表示正在进刀，当显示红色流动时，则表示退刀。变量设置如下表所示：变量名称类型注释对应寄存器状态表达式SB1开关型控制深孔钻“停止”的变量I0.1SB1=1时，SB1亮SB2开关型控制深孔钻“启动”的变量I0.2SB2=1时，SB2亮SQ1开关型控制“原始位置行程开关”的变量I0.6SQ=1时，SQ1亮SQ3开关型控制“第一次退刀行程开关”的变量I0.3SQ3=1时，SQ3亮SQ4开关型控制“第二次退刀行程开关”的变量I0.4SQ4=1时，SQ4亮SQ5开关型控制“第三次退刀行程开关”的变量I0.5SQ5=1时，SQ4亮SQ6开关型控制“第一次进刀流动块”的变量M2.1SQ6=1时，最短流动块绿色流动SQ7开关型控制“第二次进刀流动块”的变量M2.2SQ7=1时，中长流动块绿色流动SQ8开关型控制“第三次进刀流动块”的变量M2.3SQ8=1时，最长流动块绿色流动SQ9开关型控制“第一次退刀流动块”的变量M2.4SQ9=1时，最短流动块红色流动SQ10开关型控制“第二次退刀流动块”的变量M2.5SQ10=1时，中长流动块红色流动SQ11开关型控制“第三次退刀流动块”的变量M2.6SQ11=1时，最长流动块红色流动表4.1 变量设置4.8 连接设备驱动程序选定与设备相匹配的设备构件，我们这里通过设备组态的设备窗口来选择“通用串口父设备0”，然后建立“设备0”，这里我们选择了“Siemen_S7200PPI”，即西门子200点对点通讯模式。4.9 工程完工工程测试 连好PC/PPI编程电缆，将PLC程序载入PLC中，经测试正确后，最后测试工程各部分的工作情况，完成整个工程的组态工作，实施工程交接，便可以进行通讯。5 MCGS的运行画面第三次退刀第三次进刀第二次退刀第二次进刀第一次退刀第一次进刀退刀行程开关退刀行程开关退刀行程开关停止按钮SQ1开始按钮 6 调试对MCGS软件进行通讯设置，具体步骤如上文“连接设备驱动程序”中介绍，然后再次运行PLC，进行组态调试。当按下SQ1，动画中SQ1亮，再按下启动按钮SB2，动画中SB2亮闪一次，最短的流动块显示绿色流动，表示正在第一次进刀；拨回SQ1，动画中SQ1熄灭，再按下SQ3，动画中SQ3亮，最短流动块显示红色流动，表示正在第一次退刀；拨回SQ3，动画中SQ3熄灭，再按下SQ1，动画中SQ1亮，中长流动块显示绿色流动，表示正在第二次进刀；拨回SQ1，动画中SQ1熄灭，再按下SQ4，动画中SQ4亮，中长流动块显示红色流动，表示正在第二次退刀；拨回SQ4，动画中SQ4熄灭，再按下SQ1，动画中SQ1亮，最长流动块显示绿色流动，表示正在第三次进刀；拨回SQ1，动画中SQ1熄灭，再按下SQ5，动画中SQ5亮，最长流动块显示红色流动，表示正在第三次退刀；拨回SQ5，按下SB1，整个系统复位，动画运行一致，表示组态运行正确。 结束语通过这次PLC课程设计，让我更加深刻理解了课本的知识，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序调试等和MCGS软件。通这次设计，提高了我的动手和动脑能力，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在PLC的基本原理以及编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。在实验中，遇到通道缺少而不能正常连接的问题，在老师的帮助下，我学会了增加通道，让我在实践中学会了通讯的连接。在本次课程设计中，学会如何更好的与老师和同学去交流，这样自己不太懂得一些知识，在自己熟悉的过程中会发现许多问题，自己学到很多，先前没有接触过组态软件，现在自己也能很熟练进行工程的搭建与操作，还有自己可以更好的将自己大学里学过的知识进行一次实战性的综合应用，我觉得这是最好的。这学期的课程设计本身对于我们大四的学生来说就是为了下学期的毕业设计做的准备。在这次课程设计中自己学到很多，也去尝试着让老师指导着去从事一些东西的研究，更好的学到了一些东西，我觉得这是最重要的。同时感谢老师同学在本次设计中对我的帮助，感谢老师为我们认真挑选课题，指导同学们完成课程设计，再次表示非常感谢！参考文献1 孙金根、康代红PLC及工控组态技术实训指导书 沈阳理工大学信息学院2 吴中俊、黄永红.可编程控制器原理及应用 机械工业出版社3 邓则名、邝穗芳等电器与可编程序控制器应用技术 北京:机械工业出版社 4 胡学林可编程序控制器原理及应用 电子工业出版社 5 周恩涛可编程控制器原理及其在液压系统中的应用 北京 6 王兆义小型可编程控制器实用技术 北京：机械工业出版社7 廖常初 可编程序控制器应用技术 重庆：重庆大学出版社23