基于触摸屏和PLC的交通灯监控系统设计--《机械制造与自动化》2009年03期
基于触摸屏和PLC的交通灯监控系统设计
【摘要】：根据交通灯的运行特点,采用触摸屏和PLC对其进行控制,在分析控制系统的软硬件设计的基础上,论述了触摸屏监控画面的组态设计和PLC控制的程序设计理念。经过实际运行,较之常见的交通灯控制系统在实时监控、参数修改及异地控制等方面更为灵活,具有很高的实用价值。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TP277【正文快照】：
0引言随着社会的不断发展城市的人口在不断的增长,相应的城市道路也在不断的扩建,所以会出现越来越多的十字路口,当然对于不同的路段人流的状况也各不相同,对交通信号灯的功能要求也越来越高,怎样实现资源的最优化是建设节约型社会的关键。PLC与工控机相比具有可靠性高、抗干
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基于PLC和触摸屏的自动阀门测试控制系统设计
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基于PLC和触摸屏的气动机械手操作系统的设计
作者：工学论文网
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发布日期： 10:27:35
栏目：电子机械论文
　　【导读】随着制造业自动化需求的日趋增加，机械手在工业生产中得到越来越广泛的应用，这大大减轻了劳动者的劳动强度，提高了劳动生产率。
　　1 机械手控制功能需求分析
　　该机械手的主要任务是将生产线上上一工位的工件根据工件合格与否搬运到不同分支的流水线上。完成一...
　　【导读】随着制造业自动化需求的日趋增加，机械手在工业生产中得到越来越广泛的应用，这大大减轻了劳动者的劳动强度，提高了劳动生产率。
　　1 机械手控制功能需求分析
　　该机械手的主要任务是将生产线上上一工位的工件根据工件合格与否搬运到不同分支的流水线上。完成一次作业任务，机械手的动作顺序为：伸出―夹紧―上升―顺时针旋转(合格品)／逆时针旋转(不合格品)―下降―放松―缩回―逆时针旋转(合格品)／顺时针旋转(不合格品)。
　　为实现上述任务，该系统配置了2只普通气缸、1只3位摆台和1只气动手爪。2只普通气缸均为单作用气缸，1只用于机械手的上升与下降，另外1只用于机械手的伸出和缩回，3位摆台用于实现机械手顺时针以及逆时针旋转运动，气动手爪用于工件的夹紧与松开。
　　为确保机械手能够高效可靠地运行，机械手控制系统需要具备以下功能：① 单步运行，即机械手每次只完成一步动作；② 连续运行，即机械手连续完成多步动作，完成一次工件的搬运任务；③ 具备用户权限设置，限制未授权人员对机械手的操作，减少误操作事件的发生概率；④ 故障报警，当系统出现故障或发生误操作时，给用户及时的报警信息，提醒用户。
　　2 系统设计
　　2．1 控制方案设计
　　整个流水线系统采用主站加从站的分布式控制模式，主站负责从站之间的数据通信，从站负责控制各自的控制单元，在每个从站上配置了触摸屏，实现对控制单元的控制和工作状态的实时显示。在监控中心配置了上位机，在上位机上基于WinCC开发了整个流水线的监控系统。
　　机械手单元的控制系统采用从站PLC加触摸屏的模式，从站PLC主要负责系统控制逻辑关系的实现，触摸屏主要用于人机交互。整个控制系统由PLC、触摸屏、压力变送器、磁性开关、电磁阀、指示灯、报警蜂鸣器等元器件组成。
　　触摸屏采用多功能面板MP277，配置Windows CEV3．0操作系统，用WinCC flexible组态，适用于高标准的复杂机器的可视化，可以使用256色矢量图形显示功能、图形库和动画功能，拥有RS．232、RS-422／485、USB和RJ_45接口，可以方便地与计算机、PLC进行通信，交换数据。该触摸屏可以承受剧烈振动或多尘等恶劣工业环境。
　　PLC选用CPU 314C．2 DP，是一个用于分布式结构的紧凑型PLC，其内置数字量和模拟量I／O可以连接到过程信号，PROFIBUS DP主站／从站接口可以连接到单独的I／0单元。该PLC具有丰富的指令集和强大的通信功能，被广泛应用在工业自动化控制领域。
　　整个控制系统的输入信号有压力变送器的气体压力的模拟量信号、按钮和气缸的磁性开关的开关量信号以及测试单元的对零件测试结果信号。压力变送器产生的模拟量信号用以判断气体的压力是否满足要求；按钮的开关量信号用以反映操作者对气动机械手的动作指令，气缸的磁性开关的开关量反映气缸杆的位置。系统的输出信号有电磁阀信号、运行指示灯和报警蜂呜器信号。电磁阀信号用以驱动气缸的动作与否，运转指示灯显示系统的运行状况，当系统出现误操作，系统气体压力过高或过低，不能满足系统要求时，报警蜂鸣器将会呜叫报警，确保系统的运行安全。
　　2．2 PLC程序设计
　　1)STEP 7软件的简介
　　某公司为其s7-300和$7-400系列PLC开发了编程软件STEP 7 Professional 2010，能够实现硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用管理器对项目进行集中管理，可以方便地浏览s7、M7、C7和WinAC的数据。PC／MPI适配器用于连接安装了STEP 7的计算机的RS．232C接口和PLC的MPI接口。
　　运行STEP 7编写PLC程序，可以选择梯形图(LAD)、功能块图(FBD)、指令表(STL)、顺控程序(S7．GRAPH)和结构化控制语言(SCL)五种编程语言以满足不同用户的编程习惯。另外，其S7．PLCSIM仿真模块可以模拟真实的PLC，检查PLC程序的运行情况，及时发现程序的错误所在。因此运用STEP 7大大降低了PLC程序开发的工作量，提高了系统开发的效率。
　　2)从站之间的数据
　　通信在本项目中，机械手单元的从站需要获取检测单元对零件检测结果的信号，从而决定将零件送往哪个流水线分支。
　　在Profibus―DP网络中，从站之间不能通信，因此，机械手单元的从站必须通过主站获取检测单元的信号。首先主站与检测单元从站进行通信，获取检测单元从站的信号，然后，主站与机械手单元从站进行通信，这样机械手单元从站就获取了检测单元从站的信号，从而间接实现检测单元从站与机械手单元从站之间的数据通信。
　　3)程序开发过程
　　(1)确定l／O地址的分配根据系统的输入输出的要求，分配I／O地址，这里包括开关量地址和模拟量地址，输入信号除了来自物理元气件外，还有来自触摸屏的软元件。
　　(2)确定程序结构 程序采用模块化的设计方法，整个程序包括OB1、OB100和OB35三个对象块。OB100负责初始化，OB1负责实现控制逻辑关系，OB35负责系统运行时触摸屏上的动态画面的画面切换。
　　(3)编写各个对象块程序 根据机械手动作要求，分析系统控制逻辑关系，编写控制程序。在程序中需要识别干扰信号，避免干扰信号引起机械手的误动作。机械手的动作可以分为多步，各步有严格的先后顺序，在此我们采用S7一GRAPH编写函数块，该函数块含有1个顺控器，该顺控器包含11个步，其中包含2个选择结构以区别产品的合格与否。在每一步中，以该步动作完成后产生的对应传感器信号的常闭触点作为步的互锁条件，以该步动作完成后产生的对应传感器信号的常开触点以及下一步动作完成产生的对应传感器信号的常闭触点的串联作为转换条件。
　　(4)系统程序的验证S7―PLCSIM仿真模块具有强大的仿真能力，可以很好地验证程序的正确性，程序编写完成后，可以通过该仿真模块进行验证，发现程序中不完善部分，加以改进。
　　2．3 监控系统设计
　　该公司为其人机界面设备提供了组态软件WinCC flexible。WinCC flexible具有开放简易的扩展功能，带有Visual Basic脚本功能，集成了ActiveX控件，可以将人机界面集成到TCP／IP网络，它带有丰富的图库，提供大量的图像对象供用户使用。它可以满足各种需要，从单用户、多用户到基于网络的工厂自动化控制与监视 。
　　为实现人机交互设备与PLC的通讯，必须在人机交互设备与PLC两者之间建立连接。人机交互设备与PLC可以建立MPI连接，建立MPI连接后，WinCCflexible才可以通过变量和区域指针控制两者的通讯。
　　在WinCC flexible中，变量分为内部变量和外部变量，其中外部变量是PLC中所定义的存储位置的映像，人机交互设备和PLC都可以对该存储位置进行读写访问从而实现两者之间的数据交换。区域指针是参数区域，用于交换特定用户数据区的数据，WinCC flexible运行系统可通过它们来获得控制器中数据区域的位置和大小的信息，在通讯过程中，控制器和人机交互设备交替访问这些数据区，相互读、写这些数据区中的信息 。
　　为实现机械手操作过程的可视化，在本系统中，采用了10英寸的多功能面板MP277，并用组态软件WinCC flexible开发了触摸屏的监控系统。
　　整个监控系统包括4个功能模块，即单步模式、连续模式、故障报警和用户管理功能模块。
　　单步模式实现对机械手单步运行控制，完成一次搬运任务共有8个单步动作，即伸缩气缸伸出、气动手爪夹紧工件、升降气缸上升、3位摆台的左旋或右旋摆动、升降气缸下降、气缸自左向右旋转、气动手爪松开工件、伸缩气缸缩回和3位摆台的右旋或左旋摆动。
　　连续功能模块主要负责控制机械手完成一次作业所有动作的连续执行，并以动画形式实时显示机械手运行状态。
　　故障报警功能模块主要负责系统的故障显示，当系统出现故障时，如气压过高或过低，对机械手的错误操作等，发出提示消息，以便管理维护人员及时发现，及时维修。
　　用户管理功能模块主要负责用户权限的管理，根据用户的职责赋予用户各自不同的权限，限制用户的非法操作，这样可以大大减少事故的发生概率。
　　3 结论
　　气动搬运机械手广泛应用在工业自动化领域，是一个由机械、气动、电气、PLC和触摸屏等元件构成的复杂的机电一体化工业装备，机械动作复杂且具有严格的先后逻辑关系。本文在充分利用了PLC控制的灵活性以及触摸屏在可视化方面的便捷性基础上，设计了基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，用S7―300系列PLC的编程软件STEP 7编写了其功能软件，并用WinCC flexible开发了其监控软件，既保证了机械手各种动作之间的严格先后逻辑关系，也实现了操作过程的可视化和系统的安全性。
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基于PLC及触摸屏的液压施工升降机控制系统设计
【摘要】：
施工升降机是建筑施工中不可缺少的垂直运输机械,然而目前国内普遍生产电机—机械传动式施工升降机,由于其控制方式是通过接触器控制来实现,其自动化控制水平较低,在施工运行过程中,存在大量问题,而且速度单一、启制动冲击大、乘员感觉不适等缺点,不能满足中高层、超高层建筑项目的施工要求。因此研究施工升降机的控制系统是一个很有意义的工作,不但提高工作效率,消除安全隐患,还能产生更大的经济效益。
而液压升降机运行速度快,可实现无级调速,起动、制动平稳,因此本文以液压施工升降机为背景,对其控制系统进行了设计。在全面了解施工升降机基本工作原理的基础之上,设计了30层的液压驱动型施工升降机控制系统。该系统主要由两部分组成:主控制系统和显示监控系统。主控制系统和显示监控系统采用串行通信的方式完成施工升降机控制的全过程。
主控系统采用FX_(2N)48MR-001PLC为控制核心,结合模拟量输出模块FX_(2N)-2DA,并设计了施工升降的理想速度曲线。PLC系统完成了所有I/O信号和上位机串口通信信号的接收,根据其内部设计程序进行集中运算处理,实现了对液压施工升降机的控制系统的逻辑信号及速度控制。另外,还根据控制系统要求,设计了控制系统主回路、安全运行电路、电液比例控制回路等。
显示监控系统选用的是触摸屏PWS1711-STN可编程控制终端,采用其带的人机交互界面编辑软件HITECH ADP,设计友好的选层参数的输入和运行状态监控界面。实现了施工升降机运行过程的良好人性化。
通过对本施工升降机控制系统的设计,可大大提高施工升降机控制系统自动化控制水平。PLC和触摸屏的优势互补,提高控制系统的可操作性及安全性。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TH211.6【目录】：
Abstract8-12
第一章 绪论12-18
1.1 施工升降机国内外发展现状12-13
1.2 采用PLC控制系统的原因13-16
1.2.1 pLC控制技术的产生和发展13-14
1.2.2 PLC控制技术与其它控制技术的区别14-16
1.3 本课题主要研究的内容16-18
第二章 施工升降机基本工作原理及主要组成18-22
2.1 施工升降机的基本工作原理18-19
2.2 施工升降机主要组成部分19-22
第三章 施工升降机控制系统硬件设计22-42
3.1 系统的控制思想22-23
3.2 控制系统的主要产品性能介绍23-34
3.2.1 比例变量泵的性能介绍23-24
3.2.2 可编程控制器及其模块的选择24-27
3.2.3 触摸屏的选择27-34
3.3 控制电路设计34-42
3.3.1 抱闸电路、门锁电路、安全运行电路设计34-35
3.3.2 控制系统主回电路设计35-36
3.3.3 电液比例控制电路设计36-39
3.3.4 输入/输出回路设计39-41
3.3.5 PLC的I/O存储地址分配41-42
第四章 施工升降机控制系统软件设计42-60
4.1 概述42-46
4.1.1 PLC软件及工作过程42-44
4.1.2 PLC的应用软件44
4.1.3 编程工具软件与编程语言44-45
4.1.4 PLC应用软件的设计过程45-46
4.2 控制系统软件设计46-52
4.2.1 层楼位置信号的产生与清除环节47-48
4.2.2 选层指令信号的登记、消除和显示环节48-49
4.2.3 停层信号的产生和消除环节49-50
4.2.4 停车制动环节50-51
4.2.5 启动加速和稳定运行环节51-52
4.3 施工升降机速度曲线设计52-56
4.4 控制系统触摸屏操作界面设计56-60
第五章 系统抗干扰设计60-66
5.1 电磁干扰类型及其影响60-61
5.2 PLC系统干扰的主要来源61-62
5.3 主要抗干扰措施62-66
5.3.1 抑制电源系统引入的干扰62-63
5.3.2 抑制输出端引入的干扰63
5.3.3 安装与布线63-64
5.3.4 正确选择接地点，完善接地系统64-65
5.3.5 触摸屏的抗干扰措施65-66
结论与展望66-68
参考文献69-73
攻读硕士学位期间发表的论文73-74
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