基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維圖.zip,基于,MCGS,組態(tài),軟件,加工,系統(tǒng),設(shè)計(jì),SW,三維 任務(wù)書(shū) 學(xué)院 XXX 專業(yè) XXX 班級(jí) XXX 學(xué)生姓名 XX 指導(dǎo)教師/職 XXX 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：20XX年 11月1日～ 20XX年6月1日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料及原始數(shù)據(jù) [1]田淑珍.《S7-200 PLC原理及應(yīng)用 》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [2]張運(yùn)剛等.《PLC技術(shù)與應(yīng)用》 [M].北京：人民郵電出版社，2007 [3]徐國(guó)林.《PLC應(yīng)用技術(shù)》 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [4]廖常初.《S7-200PLC基礎(chǔ)教程(第二版)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [5]胡學(xué)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(xiě)2-3個(gè) [7] 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：根據(jù)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作自行定義相關(guān)參數(shù) 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要任務(wù) （1）查閱文獻(xiàn)，提出設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告； （2）課題的來(lái)源和意義，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定及說(shuō)明； （3）系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及功能說(shuō)明； （4）I/O點(diǎn)數(shù)和I/O接線圖確定 （5）系統(tǒng)軟件編程及功能實(shí)現(xiàn)； 5．任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 20XX 年 11 月 2 日 指導(dǎo)教師(簽字) 3 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 一、題目來(lái)源 本題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際 二、研究目的和意義 隨著全球經(jīng)濟(jì)的全球化，以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化和信息化的發(fā)展，無(wú)論是國(guó)家或是跨國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)的產(chǎn)品都不會(huì)僅僅滿足內(nèi)需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴(kuò)張，這時(shí)傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模的生產(chǎn)和建廠，于是德國(guó)FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應(yīng)運(yùn)而生。 MPS系統(tǒng)正是一套包含工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中包含工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不同程度復(fù)雜控制過(guò)程的自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng) 。它的模塊化設(shè)計(jì)有巨大的優(yōu)勢(shì)，不僅能代替，高重復(fù)，高精度的工作，還能結(jié)合各種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與計(jì)算能實(shí)現(xiàn)過(guò)程的優(yōu)化，降低成本，減少待機(jī)的時(shí)間，然后直接能將技術(shù)直接運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)。相當(dāng)直接提供了成產(chǎn)線上的上料，搬運(yùn)，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個(gè)骨架上安裝配件以及調(diào)試，就能完成生產(chǎn)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(shè)計(jì)，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進(jìn)行更加透徹的分析，和智能的優(yōu)化，通過(guò)MCGS能快速的構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)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(tái)上運(yùn)行。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)，報(bào)警處理，流程控制，實(shí)時(shí)處理，歷史曲線和輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際問(wèn)題的方案，結(jié)合MCGS與MPS考慮多方面因素，既貼合我們學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)范圍，更重要的是拓展了一個(gè)多樣化的研究方向，以MPS為基礎(chǔ)模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，大能以MPS模型拓展到生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，和最優(yōu)控制，又或強(qiáng)化MCGS的深度。 II 三、閱讀主要參考文獻(xiàn) [1]曾勁松主編.組態(tài)控制技術(shù)項(xiàng)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(chǎn)加工系統(tǒng)（MPS）運(yùn)行，調(diào)試及維修[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.12 [3]劉懷海，古志剛主編.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].保定：河北大學(xué)出版社，2017.2 [4]董玉紅，徐莉萍主編.機(jī)械控制工程基礎(chǔ)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.5（2017.6重?。? [5]苑苓苓主編機(jī)電一體化控制技術(shù)[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2014.12 [6]鄭勇峰，梅文濤主編.電氣控制與PLC[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)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(guó)西門子S7-200PLC版機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)理實(shí)現(xiàn)一體化教程[M].北京：機(jī)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(shí)例解[M].北京：中國(guó)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(jī)械工業(yè)出版社，2011.8 [12]劉鑄鐵等著.AUTOCAD2011機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.1 [13]苪延年主編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2017.1 II 四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 隨著全球經(jīng)濟(jì)和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國(guó)一掃往昔的頹然，緊跟時(shí)代的步伐，開(kāi)始了中國(guó)制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國(guó)經(jīng)濟(jì)乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡(luò)畢竟只能提供生活的便利，實(shí)體經(jīng)濟(jì)才是最為可靠的基礎(chǔ)，如今美國(guó)已經(jīng)意識(shí)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強(qiáng)化自家國(guó)人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國(guó)的廉價(jià)勞動(dòng)力，而我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，支付寶和網(wǎng)購(gòu)服務(wù)讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費(fèi)，讓本來(lái)人口眾多的中國(guó)的內(nèi)需變成了饕餮巨獸，國(guó)家的制造業(yè)不能像曾經(jīng)一樣一味的實(shí)干，而是應(yīng)該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產(chǎn)的基石。 精準(zhǔn)的計(jì)算和冷冰冰的公式雖然將本來(lái)可以用經(jīng)驗(yàn)就能處理的問(wèn)題精細(xì)到多余的地步，但事實(shí)就是人的精度在這個(gè)時(shí)代已經(jīng)很難超過(guò)機(jī)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(xué)的知識(shí)，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(shè)定，到拓展到現(xiàn)實(shí)，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(chǎn)業(yè)只需要借助計(jì)算機(jī)和一些技術(shù)人員就能完成。 除了硬件設(shè)施的完善，其實(shí)最主要的還是用工具的人，就我經(jīng)歷的學(xué)生的體會(huì)，手機(jī)電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應(yīng)接不暇，何況是更具技術(shù)的前沿行業(yè)，可能實(shí)力龐大的公司一直在與時(shí)代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產(chǎn)業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習(xí)慣觸屏手機(jī)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(xí)慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國(guó)家向外國(guó)出口許多高端機(jī)械，對(duì)內(nèi)卻難以啟齒的說(shuō)不適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 超前的科技可以無(wú)限延伸，但普通的生活和社會(huì)的進(jìn)步還是需要腳踏實(shí)地的時(shí)間積累。尤其是對(duì)新一代藍(lán)領(lǐng)的培養(yǎng)，以及勞動(dòng)工人的高技術(shù)培養(yǎng)迫在眉睫，所以不應(yīng)該再停留在，干活流血流汗但不動(dòng)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(xùn)給操作人員，使人力和硬件同步更新才能，實(shí)現(xiàn)更加精英化的生產(chǎn)模式，用最少的人力，最自動(dòng)化的硬件，實(shí)現(xiàn)最高效的快速生產(chǎn)。 Ⅱ 五、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 5.1主要研究?jī)?nèi)容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是MCGS組態(tài)軟件對(duì)MPS加工單元的動(dòng)畫(huà)建模，要把MPS加工站了解透徹的同時(shí)，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對(duì)MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容包括： （1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是MCGS系統(tǒng)的核心。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)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(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 （2）主控窗口：構(gòu)造了應(yīng)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(yùn)行流程，特征參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。 （3）設(shè)備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面，報(bào)警輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 （5）運(yùn)行策略：是對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效大的控制手段。本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制，包括編寫(xiě)控制程序，選用各種功能構(gòu)件（如數(shù)據(jù)提取，歷史曲線，定時(shí)器，配方操作，多媒體輸出）等。 表1 MCGS的五個(gè)組成部分 MCGS 主控窗口 設(shè)備窗口 用戶窗口 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 運(yùn)行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)備構(gòu)件1 圖元 數(shù)據(jù)對(duì)象 啟動(dòng)策略 啟動(dòng)參數(shù) …… 圖符 報(bào)警處理 循環(huán)策略 設(shè)備構(gòu)件N 動(dòng)畫(huà)構(gòu)件 存盤處理 退出策略 自定義策略 Ⅱ 5.2關(guān)鍵問(wèn)題 對(duì)于MPS加工站的建模必須解決以下問(wèn)題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設(shè)施，最好對(duì)其進(jìn)行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問(wèn)題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開(kāi)關(guān)順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進(jìn)行細(xì)致的建模。 5.3解決思路 經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查以及查閱書(shū)籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開(kāi)始復(fù) 位，鉆孔電機(jī)上升縮回到位，檢測(cè)頭縮回到位，夾緊頭縮回到位，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位，處于工作運(yùn)行模式。 當(dāng)有工件被放到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的輸入工位時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，加工單元將工件傳送到加工工位 進(jìn)行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當(dāng)輸入工位接收到新的工件時(shí)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)就再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，將加工后的工件送到檢測(cè)工位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，最后通過(guò)輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調(diào)查PLC具體控制流程如圖2 III 圖2 加工站控制流程圖 通過(guò)了解MPS硬件結(jié)構(gòu)以及PLC控制流程，在編寫(xiě)好PLC的控制程序，剩下的就是通過(guò)不斷練習(xí)MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學(xué)習(xí)中，優(yōu)化建模就能達(dá)到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)控制的同時(shí)，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 4 六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yù)期成果 用MCGS組態(tài)軟件通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集對(duì)MPS加工單元模塊進(jìn)行建模，以可視化的動(dòng)畫(huà)顯示，把加工單元的每一個(gè)運(yùn)行細(xì)節(jié)清晰顯示在動(dòng)畫(huà)里，然后通過(guò)連接PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)加工單元的遠(yuǎn)程可視化遠(yuǎn)程操控，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的設(shè)置，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)改單元遠(yuǎn)程監(jiān)控，在該單元自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行人工的干涉，如出現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的報(bào)警，然后提醒操作人員馬上檢查和急停。 然后還有實(shí)時(shí)的曲線，歷史的曲線和報(bào)表輸出，不僅能對(duì)問(wèn)題的出現(xiàn)進(jìn)行細(xì)致的分析，還能通過(guò)不斷的反復(fù)實(shí)踐，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，省掉不必要的停滯時(shí)間，將MPS等機(jī)械硬件的高精確和高重復(fù)性的工作優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。 八、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排 2018年10月21日 指導(dǎo)老師下發(fā)任務(wù)書(shū) 2018年10月21日—11月20日 查閱參考文獻(xiàn)及完成開(kāi)題報(bào)告、開(kāi)題答辯 2018年11月21日—2019年1月20日 初步完成畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，中期檢查 2019年1月21日—2019年5月10日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)主體工作 2019年5月11日—2019年5月20日 指導(dǎo)教師完成各項(xiàng)審查及相關(guān)簽字 2019年5月21日—2019年6月1日 評(píng)閱教師完成評(píng)閱意見(jiàn)及相關(guān)簽字 2019年6月1日—2019年6月3日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 九、指導(dǎo)老師意見(jiàn) 任務(wù)書(shū) 學(xué)院 XXX 專業(yè) XXX 班級(jí) XXX 學(xué)生姓名 XXX 指導(dǎo)教師/職 XXX 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：20XX年 11月1日～ 2019年6月1日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料及原始數(shù)據(jù) [1]田淑珍.《S7-200 PLC原理及應(yīng)用 》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [2]張運(yùn)剛等.《PLC技術(shù)與應(yīng)用》 [M].北京：人民郵電出版社，2007 [3]徐國(guó)林.《PLC應(yīng)用技術(shù)》 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [4]廖常初.《S7-200PLC基礎(chǔ)教程(第二版)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [5]胡學(xué)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(xiě)2-3個(gè) [7] 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：根據(jù)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作自行定義相關(guān)參數(shù) 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要任務(wù) （1）查閱文獻(xiàn)，提出設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告； （2）課題的來(lái)源和意義，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定及說(shuō)明； （3）系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及功能說(shuō)明； （4）I/O點(diǎn)數(shù)和I/O接線圖確定 （5）系統(tǒng)軟件編程及功能實(shí)現(xiàn)； 5．任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 20XX 年 11 月 2 日 指導(dǎo)教師(簽字) 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 一、題目來(lái)源 本題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際 二、研究目的和意義 隨著全球經(jīng)濟(jì)的全球化，以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化和信息化的發(fā)展，無(wú)論是國(guó)家或是跨國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)的產(chǎn)品都不會(huì)僅僅滿足內(nèi)需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴(kuò)張，這時(shí)傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模的生產(chǎn)和建廠，于是德國(guó)FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應(yīng)運(yùn)而生。 MPS系統(tǒng)正是一套包含工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中包含工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不同程度復(fù)雜控制過(guò)程的自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng) 。它的模塊化設(shè)計(jì)有巨大的優(yōu)勢(shì)，不僅能代替，高重復(fù)，高精度的工作，還能結(jié)合各種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與計(jì)算能實(shí)現(xiàn)過(guò)程的優(yōu)化，降低成本，減少待機(jī)的時(shí)間，然后直接能將技術(shù)直接運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)。相當(dāng)直接提供了成產(chǎn)線上的上料，搬運(yùn)，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個(gè)骨架上安裝配件以及調(diào)試，就能完成生產(chǎn)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(shè)計(jì)，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進(jìn)行更加透徹的分析，和智能的優(yōu)化，通過(guò)MCGS能快速的構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)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(tái)上運(yùn)行。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)，報(bào)警處理，流程控制，實(shí)時(shí)處理，歷史曲線和輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際問(wèn)題的方案，結(jié)合MCGS與MPS考慮多方面因素，既貼合我們學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)范圍，更重要的是拓展了一個(gè)多樣化的研究方向，以MPS為基礎(chǔ)模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，大能以MPS模型拓展到生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，和最優(yōu)控制，又或強(qiáng)化MCGS的深度。 三、閱讀主要參考文獻(xiàn) [1]曾勁松主編.組態(tài)控制技術(shù)項(xiàng)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(chǎn)加工系統(tǒng)（MPS）運(yùn)行，調(diào)試及維修[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.12 [3]劉懷海，古志剛主編.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].保定：河北大學(xué)出版社，2017.2 [4]董玉紅，徐莉萍主編.機(jī)械控制工程基礎(chǔ)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.5（2017.6重?。? [5]苑苓苓主編機(jī)電一體化控制技術(shù)[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2014.12 [6]鄭勇峰，梅文濤主編.電氣控制與PLC[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)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(guó)西門子S7-200PLC版機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)理實(shí)現(xiàn)一體化教程[M].北京：機(jī)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(shí)例解[M].北京：中國(guó)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(jī)械工業(yè)出版社，2011.8 [12]劉鑄鐵等著.AUTOCAD2011機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.1 [13]苪延年主編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2017.1 四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 隨著全球經(jīng)濟(jì)和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國(guó)一掃往昔的頹然，緊跟時(shí)代的步伐，開(kāi)始了中國(guó)制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國(guó)經(jīng)濟(jì)乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡(luò)畢竟只能提供生活的便利，實(shí)體經(jīng)濟(jì)才是最為可靠的基礎(chǔ)，如今美國(guó)已經(jīng)意識(shí)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強(qiáng)化自家國(guó)人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國(guó)的廉價(jià)勞動(dòng)力，而我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，支付寶和網(wǎng)購(gòu)服務(wù)讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費(fèi)，讓本來(lái)人口眾多的中國(guó)的內(nèi)需變成了饕餮巨獸，國(guó)家的制造業(yè)不能像曾經(jīng)一樣一味的實(shí)干，而是應(yīng)該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產(chǎn)的基石。 精準(zhǔn)的計(jì)算和冷冰冰的公式雖然將本來(lái)可以用經(jīng)驗(yàn)就能處理的問(wèn)題精細(xì)到多余的地步，但事實(shí)就是人的精度在這個(gè)時(shí)代已經(jīng)很難超過(guò)機(jī)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(xué)的知識(shí)，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(shè)定，到拓展到現(xiàn)實(shí)，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(chǎn)業(yè)只需要借助計(jì)算機(jī)和一些技術(shù)人員就能完成。 除了硬件設(shè)施的完善，其實(shí)最主要的還是用工具的人，就我經(jīng)歷的學(xué)生的體會(huì)，手機(jī)電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應(yīng)接不暇，何況是更具技術(shù)的前沿行業(yè)，可能實(shí)力龐大的公司一直在與時(shí)代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產(chǎn)業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習(xí)慣觸屏手機(jī)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(xí)慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國(guó)家向外國(guó)出口許多高端機(jī)械，對(duì)內(nèi)卻難以啟齒的說(shuō)不適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 超前的科技可以無(wú)限延伸，但普通的生活和社會(huì)的進(jìn)步還是需要腳踏實(shí)地的時(shí)間積累。尤其是對(duì)新一代藍(lán)領(lǐng)的培養(yǎng)，以及勞動(dòng)工人的高技術(shù)培養(yǎng)迫在眉睫，所以不應(yīng)該再停留在，干活流血流汗但不動(dòng)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(xùn)給操作人員，使人力和硬件同步更新才能，實(shí)現(xiàn)更加精英化的生產(chǎn)模式，用最少的人力，最自動(dòng)化的硬件，實(shí)現(xiàn)最高效的快速生產(chǎn)。 Ⅱ 五、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 5.1主要研究?jī)?nèi)容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是MCGS組態(tài)軟件對(duì)MPS加工單元的動(dòng)畫(huà)建模，要把MPS加工站了解透徹的同時(shí)，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對(duì)MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容包括： （1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是MCGS系統(tǒng)的核心。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)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(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 （2）主控窗口：構(gòu)造了應(yīng)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(yùn)行流程，特征參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。 （3）設(shè)備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面，報(bào)警輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 （5）運(yùn)行策略：是對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效大的控制手段。本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制，包括編寫(xiě)控制程序，選用各種功能構(gòu)件（如數(shù)據(jù)提取，歷史曲線，定時(shí)器，配方操作，多媒體輸出）等。 表1 MCGS的五個(gè)組成部分 MCGS 主控窗口 設(shè)備窗口 用戶窗口 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 運(yùn)行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)備構(gòu)件1 圖元 數(shù)據(jù)對(duì)象 啟動(dòng)策略 啟動(dòng)參數(shù) …… 圖符 報(bào)警處理 循環(huán)策略 設(shè)備構(gòu)件N 動(dòng)畫(huà)構(gòu)件 存盤處理 退出策略 自定義策略 Ⅱ 5.2關(guān)鍵問(wèn)題 對(duì)于MPS加工站的建模必須解決以下問(wèn)題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設(shè)施，最好對(duì)其進(jìn)行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問(wèn)題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開(kāi)關(guān)順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進(jìn)行細(xì)致的建模。 5.3解決思路 經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查以及查閱書(shū)籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開(kāi)始復(fù) 位，鉆孔電機(jī)上升縮回到位，檢測(cè)頭縮回到位，夾緊頭縮回到位，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位，處于工作運(yùn)行模式。 當(dāng)有工件被放到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的輸入工位時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，加工單元將工件傳送到加工工位 進(jìn)行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當(dāng)輸入工位接收到新的工件時(shí)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)就再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，將加工后的工件送到檢測(cè)工位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，最后通過(guò)輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調(diào)查PLC具體控制流程如圖2 圖2 加工站控制流程圖 通過(guò)了解MPS硬件結(jié)構(gòu)以及PLC控制流程，在編寫(xiě)好PLC的控制程序，剩下的就是通過(guò)不斷練習(xí)MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學(xué)習(xí)中，優(yōu)化建模就能達(dá)到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)控制的同時(shí)，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yù)期成果 用MCGS組態(tài)軟件通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集對(duì)MPS加工單元模塊進(jìn)行建模，以可視化的動(dòng)畫(huà)顯示，把加工單元的每一個(gè)運(yùn)行細(xì)節(jié)清晰顯示在動(dòng)畫(huà)里，然后通過(guò)連接PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)加工單元的遠(yuǎn)程可視化遠(yuǎn)程操控，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的設(shè)置，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)改單元遠(yuǎn)程監(jiān)控，在該單元自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行人工的干涉，如出現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的報(bào)警，然后提醒操作人員馬上檢查和急停。 然后還有實(shí)時(shí)的曲線，歷史的曲線和報(bào)表輸出，不僅能對(duì)問(wèn)題的出現(xiàn)進(jìn)行細(xì)致的分析，還能通過(guò)不斷的反復(fù)實(shí)踐，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，省掉不必要的停滯時(shí)間，將MPS等機(jī)械硬件的高精確和高重復(fù)性的工作優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。 八、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排 2018年10月21日 指導(dǎo)老師下發(fā)任務(wù)書(shū) 2018年10月21日—11月20日 查閱參考文獻(xiàn)及完成開(kāi)題報(bào)告、開(kāi)題答辯 2018年11月21日—2019年1月20日 初步完成畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，中期檢查 2019年1月21日—2019年5月10日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)主體工作 2019年5月11日—2019年5月20日 指導(dǎo)教師完成各項(xiàng)審查及相關(guān)簽字 2019年5月21日—2019年6月1日 評(píng)閱教師完成評(píng)閱意見(jiàn)及相關(guān)簽字 2019年6月1日—2019年6月3日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 九、指導(dǎo)老師意見(jiàn) 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘要】現(xiàn)代提到工控軟件時(shí)，人們經(jīng)常提到組態(tài)一詞。與硬件生產(chǎn)相對(duì)照，組態(tài)和組裝比較類似。術(shù)語(yǔ)配置通常被提及。相比于硬件生產(chǎn)，配置和組件是類似的。例如，我們必須組裝的計(jì)算機(jī)，并提供各類主板，機(jī)箱，電源，CPU，顯示器，硬盤和光盤驅(qū)動(dòng)器的預(yù)先。我們的工作是組裝，我們需要與這些部件的計(jì)算機(jī)。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?yàn)樗话阋扔布械摹皹?gòu)件”更多，而且每個(gè)“構(gòu)件”都很靈活，因?yàn)檐浖加袃?nèi)部屬性，通過(guò)改變軟件中的屬性便可以控制“構(gòu)件 ”的大小、形狀、顏色等規(guī)格。隨著時(shí)代的發(fā)展監(jiān)控組態(tài)軟件在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中起著越來(lái)越重要的作用?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的功能也越來(lái)越強(qiáng)，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(bào)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(jī)界面功能。在實(shí)時(shí)工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)中，想要實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用目標(biāo)，必須要了解MCGS組態(tài)軟件的功能，以及目標(biāo)對(duì)象的每一個(gè)構(gòu)件細(xì)節(jié)的了解，之后就是控制流程的推理，這里的目標(biāo)就是加工站連接PLC來(lái)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(gè)“構(gòu)件”以及上面的控制開(kāi)關(guān)I/O連接是本課題研究的重點(diǎn)。 【關(guān)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(lái)源及題目類別 2 1.2 研究的目的和意義 2 1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向 3 1.4 研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 4 2 總體方案設(shè)計(jì) 7 3 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) 8 3.1組態(tài)軟件的功能 8 3.2組態(tài)軟件的特點(diǎn) 9 4 加工單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 4.1工作原理 11 4.2 過(guò)程分析 11 4.3 工作準(zhǔn)備 13 5 運(yùn)用SOIDWORK建立加工站三維模型 16 5.1 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 16 5.2 鉆孔模塊 16 5.3 檢測(cè)模塊 16 5.4 總體預(yù)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(tái)窗口 19 7 構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 21 7.1 定義數(shù)據(jù)對(duì)象 21 7.2 數(shù)據(jù)對(duì)象的類型 21 7.3 構(gòu)件加工站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 23 8 創(chuàng)建圖形對(duì)象 24 8.1 工具箱介紹 24 8.2 繪制圖形對(duì)象 24 8.3 編輯圖形對(duì)象 25 8.4 制作加工站圖形畫(huà)面 25 9 定義動(dòng)畫(huà)連接 27 9.1 動(dòng)畫(huà)連接 27 9.2 建立加工站動(dòng)畫(huà)連接 27 10 運(yùn)行策略組態(tài) 31 10.1 運(yùn)行策略類型 31 10.2 創(chuàng)建運(yùn)行策略 32 10.3 設(shè)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(jié) 37 參考文獻(xiàn) 38 致謝 39 VI 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前言 隨著現(xiàn)在信息化社會(huì)發(fā)展的日趨完善，人們對(duì)實(shí)物的表里都能夠通過(guò)信息化的計(jì)算達(dá)到最有利的狀態(tài)?，F(xiàn)在日常的，生活，養(yǎng)殖，生產(chǎn)，無(wú)不包涵著前人和現(xiàn)代科學(xué)家嘔心瀝血的計(jì)算與天才般的設(shè)計(jì)。 作為維持社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)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(fù)雜的計(jì)算以常人的角度絕對(duì)趕不上高精尖的計(jì)算機(jī)，所以為了更方便，更形象的了解生產(chǎn)的流程，且方便實(shí)驗(yàn)，可視化的軟件應(yīng)運(yùn)而生，MCGS組態(tài)軟件便是能將復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言通過(guò)動(dòng)畫(huà)和圖片將現(xiàn)實(shí)的各種機(jī)械與生產(chǎn)線數(shù)據(jù)化，讓人更加方便實(shí)時(shí)監(jiān)控。 現(xiàn)在生產(chǎn)的優(yōu)化和建設(shè)，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(chǎn)便成了新的開(kāi)拓市場(chǎng)，比起要考慮各種因素的人工成本，自動(dòng)化的機(jī)器人就僅僅只考慮維護(hù)以及人為的操縱。 1 1 選題背景 1.1研究（設(shè)計(jì)）目的和意義 隨著全球經(jīng)濟(jì)的全球化，以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化和信息化的發(fā)展，無(wú)論是國(guó)家或是跨國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)的產(chǎn)品都不會(huì)僅僅滿足內(nèi)需或是小范圍銷售，而是以及快的速度向全球擴(kuò)張，這時(shí)傳統(tǒng)的流水線的管理模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模的生產(chǎn)和建廠，于是德國(guó)FESTO公司的MPS（Modular Prodcution System）系統(tǒng)在這種大環(huán)境需求下應(yīng)運(yùn)而生。 的MPS系統(tǒng)是一組包含不同程度的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜控制過(guò)程的自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)。它的模塊化設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)勢(shì)，不僅可以替代，高度重復(fù)的，高精度的工作，而且還可以與各種生產(chǎn)基地相結(jié)合，通過(guò)模擬試驗(yàn)和計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化，降低成本，減少待機(jī)時(shí)間，然后直接直接申請(qǐng)技術(shù)現(xiàn)實(shí)。相當(dāng)直接提供了成產(chǎn)線上的上料，搬運(yùn)，加工，安裝，分類等一系列工序的骨架，再在這個(gè)骨架上安裝配件以及調(diào)試，就能完成生產(chǎn)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(shè)計(jì)，是將MPS加工模塊這一重要的一環(huán)進(jìn)行更加透徹的分析，而智能優(yōu)化，MCGS可以快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)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(tái)上運(yùn)行。通過(guò)收集和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)，報(bào)警處理，流程控制，實(shí)時(shí)處理，歷史曲線和輸出等，為用戶提供實(shí)際問(wèn)題，與MCGS和MPS相結(jié)合來(lái)考慮的解決方案各種因素，都適合我們學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是拓展了一個(gè)多樣化的研究方向，以MPS為基礎(chǔ)模型，MCGS為輔助軟件，小能為我們以后從事制造業(yè)管理，運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，大能以MPS模型拓展到生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，和最優(yōu)控制，又或強(qiáng)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(cè)，機(jī)械制造，交通運(yùn)輸，能源材料，航空航天等領(lǐng)域創(chuàng)造全新的無(wú)人監(jiān)管，遠(yuǎn)程控制的高科技智能化系統(tǒng)。 1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 隨著全球經(jīng)濟(jì)和信息高速公路的高速發(fā)展，如今中國(guó)一掃往昔的頹然，緊跟時(shí)代的步伐，開(kāi)始了中國(guó)制造業(yè)屬于自己的趕超之路。中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也尤為可觀，也讓中國(guó)經(jīng)濟(jì)乘著這一股巨浪欣欣發(fā)展，但是虛擬的網(wǎng)絡(luò)畢竟只能提供生活的便利，實(shí)體經(jīng)濟(jì)才是最為可靠的基礎(chǔ)，如今美國(guó)已經(jīng)意識(shí)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，在不斷收縮和強(qiáng)化自家國(guó)人的制造業(yè)，而不是像從前采用別國(guó)的廉價(jià)勞動(dòng)力，而我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，支付寶和網(wǎng) 60 購(gòu)服務(wù)讓金錢變成了數(shù)字，并且流通快幾倍的消費(fèi)，讓本來(lái)人口眾多的中國(guó)的內(nèi)需變成了饕餮巨獸，國(guó)家的制造業(yè)不能像曾經(jīng)一樣一味的實(shí)干，而是應(yīng)該像袁隆平一樣從根本上優(yōu)化生產(chǎn)的基石。 精準(zhǔn)的計(jì)算和冷冰冰的公式雖然將本來(lái)可以用經(jīng)驗(yàn)就能處理的問(wèn)題精細(xì)到多余的地步，但事實(shí)就是人的精度在這個(gè)時(shí)代已經(jīng)很難超過(guò)機(jī)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(xué)的知識(shí)，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(shè)定，到拓展到現(xiàn)實(shí)，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(chǎn)業(yè)只需要借助計(jì)算機(jī)和一些技術(shù)人員就能完成。 除了硬件設(shè)施的完善，其實(shí)最主要的還是用工具的人，就我經(jīng)歷的學(xué)生的體會(huì)，手機(jī)電腦，更新?lián)Q代的速度都讓人應(yīng)接不暇，何況是更具技術(shù)的前沿行業(yè)，可能實(shí)力龐大的公司一直在與時(shí)代接軌，但也有中小公司，或食品，玩具等不需要多尖端的產(chǎn)業(yè)，他們還是占大多數(shù)的，就如爺爺輩的人怎么也不習(xí)慣觸屏手機(jī)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(xí)慣去做出選擇，這就是為什么雖然我們國(guó)家向外國(guó)出口許多高端機(jī)械，對(duì)內(nèi)卻難以啟齒的說(shuō)不適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 超前的科技可以無(wú)限延伸，但普通的生活和社會(huì)的進(jìn)步還是需要腳踏實(shí)地的時(shí)間積累。特別是對(duì)于新一代藍(lán)領(lǐng)工人，以及勞動(dòng)者的高科技訓(xùn)練的訓(xùn)練，必須停止在工作，但出汗而不是頭腦風(fēng)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(xùn)練的操作者，從而使人力和硬件可以同時(shí)更新，并且可以實(shí)現(xiàn)一更精英的生產(chǎn)模式，而最有效的和快速的生產(chǎn)可以用最少的人力和最自動(dòng)化的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1.3主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 1.3.1主要研究?jī)?nèi)容 基于MCGS組態(tài)軟件的加工站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是MCGS組態(tài)軟件對(duì)MPS加工單元的動(dòng)畫(huà)建模，要把MPS加工站了解透徹的同時(shí)，還要熟悉PLC控制系統(tǒng)對(duì)MPS的控制流程。 MCGS系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容包括： （1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：它是MCGS系統(tǒng)的核心。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是該項(xiàng)目的每個(gè)部分中的數(shù)據(jù)交換和處理中心，MCGS項(xiàng)目的各個(gè)部分連接為一體。 （2）主控窗口：構(gòu)造了應(yīng)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(yùn)行流程，特征參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。 （3）設(shè)備窗口：是MCGS系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 （4）用戶窗口：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的可視化。用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面，報(bào)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(gè)組成部分 MCGS 主控窗口 設(shè)備窗口 用戶窗口 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 運(yùn)行策略 系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)備構(gòu)件1 圖元 數(shù)據(jù)對(duì)象 啟動(dòng)策略 啟動(dòng)參數(shù) …… 圖符 報(bào)警處理 循環(huán)策略 設(shè)備構(gòu)件N 動(dòng)畫(huà)構(gòu)件 存盤處理 退出策略 自定義策略 1.3.2關(guān)鍵問(wèn)題 對(duì)于MPS加工站的建模必須解決以下問(wèn)題。 （1）必須透徹的了解MPS加工模塊的硬件設(shè)施，最好對(duì)其進(jìn)行3D建模才能在之后的數(shù)據(jù)分析中讓解決問(wèn)題的思路更加清晰。 （2）了解MPS加工站的組成模塊以及開(kāi)關(guān)順序。 （3）必須熟悉MPS加工站的PIC操作順序功能圖，在進(jìn)行細(xì)致的建模。 1.3.3解決思路 經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查以及查閱書(shū)籍MPS加工模塊硬件如圖2具體的操作流程： 是當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源，PLC工作，系統(tǒng)開(kāi)始復(fù) 位，鉆孔電機(jī)上升縮回到位，檢測(cè)頭縮回到位，夾緊頭 縮回到位，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位，處于工作運(yùn)行模式。 當(dāng)有工件被放到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的輸入工位時(shí)，按啟動(dòng)按 鈕，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，加工單元將工件傳送到加工工位 進(jìn)行鉆孔加工，然后等待輸入工位接收新的工件。當(dāng) 輸入工位接 到新的工件時(shí)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)就再轉(zhuǎn)動(dòng)一 個(gè)工位，將加工后的工件送到檢測(cè)工位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)， 最后通過(guò)輸出工位由人工取走工件。 圖1 MPS加工站 根據(jù)網(wǎng)上調(diào)查PLC具體控制流程如圖2 圖2 加工站PLC 控制流程圖 通過(guò)了解MPS硬件結(jié)構(gòu)以及PLC控制流程，在編寫(xiě)好PLC的控制程序，剩下的就 是通過(guò)不斷練習(xí)MCGS組態(tài)軟件，在不斷地學(xué)習(xí)中，優(yōu)化建模就能達(dá)到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)控制的同時(shí)，創(chuàng)造和優(yōu)化控制系統(tǒng)。 2 總體方案設(shè)計(jì) MPS一共有5個(gè)工作單元，分別是供料單元，檢測(cè)單元，加工單元，操作手單元和分揀單元。 5個(gè)單元功能相互是獨(dú)立的，但是在工序流程上又存在一定的聯(lián)系，前述的五個(gè)單元，每一個(gè)單元都可以作為一個(gè)單獨(dú)的模塊出現(xiàn)，每一個(gè)單獨(dú)的模塊都擁有各自對(duì)應(yīng)的軟件處理系統(tǒng)用來(lái)完成各自獨(dú)立的工作。 各個(gè)單元的基本功能如下 （1）供料單元 依照順序?qū)⒎胖迷诹蟼}(cāng)中的毛坯料依次取出，放置在特定的位置。 （2）檢測(cè)單元 通過(guò)機(jī)構(gòu)獲取到物料，對(duì)物料進(jìn)行顏色、材質(zhì)的辨識(shí)以及高度的檢測(cè)，對(duì)于不符合要求的材料，把他們派出的工作站通過(guò)滑槽。 （3）加工單元 對(duì)物料進(jìn)行加工，包括鉆孔等加工過(guò)程，并對(duì)加工效果進(jìn)行檢測(cè)。 （4）操作手單元 將加工完畢的工件取走，并進(jìn)行辨別——符合加工要求的工件送入下一個(gè)環(huán)節(jié)，否則通過(guò)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(yùn)用MCGS組態(tài)軟件對(duì)加工站控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)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(diǎn)，豐富的動(dòng)畫(huà)連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等，使界面生動(dòng)、直觀。 3 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) 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(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。 當(dāng)今世界,工業(yè)控制組態(tài)軟件大多在Windows環(huán)境下運(yùn)行，可視化的IE風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)入開(kāi)發(fā)狀態(tài)，節(jié)省了大量時(shí)間。豐富的圖形控制和工況庫(kù)提供了大量的工業(yè)設(shè)備圖、儀表符號(hào)，還提供了趨勢(shì)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(kāi)發(fā)人員能夠從繁瑣界面設(shè)計(jì)完全免費(fèi)的。豐富的動(dòng)畫(huà)連接方法，如隱式的，閃爍，移動(dòng)等，使界面生動(dòng)和直觀。色彩繽紛的圖片提供了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)營(yíng)商的集中控制了極大的方便。 （2）良好的開(kāi)放性 世界的大生產(chǎn)，讓系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件絕對(duì)不可能出自同一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是現(xiàn)在社會(huì)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與底層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上通過(guò)TCP/IP可與高層計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)下位機(jī)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(kù)，以滿足用戶的測(cè)量和控制和現(xiàn)場(chǎng)要求的要求。通過(guò)各種功能模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)控，功能生成報(bào)告，顯示歷史曲線，實(shí)時(shí)曲線，并提供報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)，從而使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，操作方便。該系統(tǒng)可用于單機(jī)的集中控制，分布式DCS的控制，或遠(yuǎn)程測(cè)量和控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程通信能力。 （4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù) 配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以儲(chǔ)存各種數(shù)據(jù)，比如模擬量、離散量和字符型等，現(xiàn)實(shí)與外部設(shè)備數(shù)據(jù)高的交換。 （5）可編程的命令語(yǔ)言 有可編程命令語(yǔ)言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫(xiě)程序，增強(qiáng)圖形的界面。 （6）周密的系統(tǒng)安全防范 對(duì)不同操作者，給予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠的運(yùn)行。 （7）仿真功能 提供強(qiáng)力的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而大幅度縮短開(kāi)發(fā)周期。 3.2組態(tài)軟件的特點(diǎn) 通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)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(lái)，于用戶而言，就算不懂得復(fù)雜的編程，也能很好完成復(fù)雜工程所要求的所有功能，因此簡(jiǎn)單易懂。 （2）開(kāi)放性 組態(tài)軟件采用許多“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，如OPC、DDE、ActiveX控制軟件等，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之中，用戶能根據(jù)自己的需要進(jìn)行第二次的開(kāi)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(shè)備構(gòu)件，裝入工具箱，充實(shí)設(shè)備工具箱。 （3）通用性 根據(jù)實(shí)際情況，一般配置軟件用于提供I / O的底層設(shè)備，則打開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)和接口生產(chǎn)工具，其可以完成的動(dòng)畫(huà)效果，實(shí)時(shí)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(luò)功能。該項(xiàng)目甚至可以跨行進(jìn)行擴(kuò)展。 （4）方便性 由于配置軟件的用戶大多是自動(dòng)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(chǎn)生他或她所需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)寫(xiě)的代碼少盡可能。為了更方便的服務(wù)于用戶，組態(tài)軟件集中提煉和總結(jié)了共性問(wèn)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(wèn)題 ①如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 ②使來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫(huà)面上的各個(gè)元素關(guān)聯(lián)起來(lái)。 ③處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警。 ④儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢。 ⑤各類報(bào)表的生成和打印輸出。 ⑥最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)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(wèn)題后，自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員需要寫(xiě)在配置軟件中的一些預(yù)先設(shè)計(jì)的表，然后使用圖形的功能，生動(dòng)地繪制控制對(duì)象，控制對(duì)象通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)變量連接。屬性并邏輯連接到I / O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)由配置軟件產(chǎn)生的應(yīng)用程序投入運(yùn)行，連接到控制 對(duì)象的I / O裝置的數(shù)據(jù)的變化直接驅(qū)動(dòng)控制對(duì)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(yīng)用系統(tǒng)，這是MCGS的便利。 （5）組態(tài)性 MCGS組態(tài)控制技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展的結(jié)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(kāi)發(fā)配置。設(shè)計(jì)師的任務(wù)是分析控制對(duì)象，并按照平臺(tái)上的說(shuō)明。在系統(tǒng)電平的第二發(fā)展可以構(gòu)成為不同的控制對(duì)象的控制系統(tǒng)，避免了許多具體細(xì)節(jié)，諸如程序代碼，圖形圖表，通信協(xié)議和數(shù)字統(tǒng)計(jì)，因此，系統(tǒng)的可靠性和顯影速率的設(shè)計(jì)和調(diào)試。大大提高，開(kāi)發(fā)的難度有所下降。 4 加工單元的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1工作原理 對(duì)應(yīng)于MPS的加工單元,其主要工作為:模擬鉆孔并進(jìn)行鉆孔質(zhì)量的檢測(cè)。所述處理單元包含總共3個(gè)功能模塊：旋轉(zhuǎn)臺(tái)模塊，鉆孔檢測(cè)模塊，鉆探模塊。 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)用于將待加工物件送到鉆孔工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)物件的鉆孔加工。 工作臺(tái)由傳感器系統(tǒng)定位，通過(guò)電感式傳感器實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)定位。 帶電感式傳感器的電磁執(zhí)行裝置用于檢測(cè)工件是否被放置到合適的位置。 加工單元是MPS中唯一沒(méi)有使用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的單元。 本單元使用了電感式接近開(kāi)關(guān)、漫反射式電傳感器，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用的電氣部件包含直流電機(jī)及其控制用繼電器。 4.2過(guò)程分析 首先確定加工單元內(nèi)部各個(gè)模塊的工作組織結(jié)構(gòu)，如圖3所示。 （1） 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊 旋轉(zhuǎn)臺(tái)模塊包括轉(zhuǎn)盤，一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，漫反射光電傳感器，支架，和一個(gè)定位凹?jí)K。 圖3 功能模塊的工作順序 工作臺(tái)被固定在合金底板上，通過(guò)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。 工作臺(tái)上具有6個(gè)圓孔，其中4個(gè)圓孔對(duì)應(yīng)4個(gè)工位，如圖3（b）所示對(duì)應(yīng)表2。 表2 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)四個(gè)工位的功能及傳感器的功用 工位1 識(shí)別該處是否具有待加工元件 工位2 檢測(cè)待加工工件高度是否符合要求 工位3 鉆孔加工點(diǎn) 工位4 完成件由此處被運(yùn)轉(zhuǎn)至下一單元 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有六個(gè)圓孔，因此每次均以60°的步進(jìn)幅度旋轉(zhuǎn)，由電感式接近開(kāi)關(guān)判斷工作臺(tái)位置，繼而發(fā)出信號(hào)，使得旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)下的直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止。 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)如圖4所示。 結(jié)構(gòu) 參數(shù) 工位數(shù)量：6 直徑：350mm 高度：125mm 額定電壓：24V 額定轉(zhuǎn)速：6min-1 額定電流：0.15A 額定電流：0.5A 圖4 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù) （2）檢測(cè)模塊 檢測(cè)模塊中包含固定支架、檢測(cè)探頭、檢測(cè)電磁鐵固定支架和檢測(cè)傳感器等。 探頭攜帶檢測(cè)傳感器，用于對(duì)工件進(jìn)行高度檢查。 檢測(cè)傳感器為磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，對(duì)某個(gè)固定位置進(jìn)行判定，通過(guò)接近開(kāi)關(guān)斷定探頭能夠運(yùn)動(dòng)觸及該位置，說(shuō)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(duì)原材料進(jìn)行加工的過(guò)程。 鉆孔模塊中包括鉆孔電機(jī)、鉆孔裝置升降電機(jī)、加緊氣缸、鉆孔模塊支架和傳感器。 鉆出的部分由電梯驅(qū)動(dòng)，向上移動(dòng)和沿托架下來(lái)，并在兩端用于定位所述提升過(guò)程設(shè)置有傳感器。 加緊氣缸在安裝過(guò)程中需要進(jìn)行位置調(diào)整，以確保加緊氣缸能夠?qū)ぜ?shí)現(xiàn)穩(wěn)固的加緊操作，故而設(shè)置如圖6所示的傳感器進(jìn)行檢測(cè)，傳感器為磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān) 圖5 檢測(cè)工件高度是否符合要求 圖6 夾緊氣缸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)示意圖 4.3工作準(zhǔn)備 （1） 繼電控制系統(tǒng)設(shè)備 加工單元與其他單元的不同之處在于附加了一個(gè)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(gòu)成和功能結(jié)構(gòu)。 在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的每一個(gè)工位都具有直流電動(dòng)機(jī)。加工單元的全部工作通過(guò)機(jī)電控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制和操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。MPS的加工單元中，共包含有5個(gè)繼電器用以控制直流電動(dòng)機(jī)，作用在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)、工位3上控制鉆孔電機(jī)、工位3控制鉆孔裝置上升和下降電機(jī)、工位4上實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)移的撥走電機(jī)。 在工位4上，將完成鉆孔加工的工件轉(zhuǎn)移到下一個(gè)加工單元，因此，在工位4的位置上設(shè)有直流電機(jī)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每旋轉(zhuǎn)一步，撥叉就在直流電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)“撥走”動(dòng)作一次，工件被分流，如圖7所示。 圖7 工位4上的撥叉動(dòng)作、工件分流示意圖 （2） 安裝及使用注意事項(xiàng) 加工單元中存在繼電器設(shè)備以及直流電機(jī)等設(shè)備，因此，在操作使用過(guò)程中需要注意這些設(shè)備的特點(diǎn)，使得繼電器控制信號(hào)連接無(wú)誤，避免觸頭競(jìng)爭(zhēng)等常見(jiàn)錯(cuò)誤的發(fā)生。 除此之外，還需要注意以下幾個(gè)方面 ① 直流電動(dòng)機(jī)及繼電器等電工設(shè)備在安裝及使用過(guò)程中嚴(yán)格遵循電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。 ② 直流電動(dòng)機(jī)采用小魚(yú)24V的外接電源，原因在于PLC的觸點(diǎn)直接輸出驅(qū)動(dòng)力不足。 ③ 由于有運(yùn)動(dòng)部件，因此，加工單元各個(gè)工件的安裝需要足夠牢固，以防止在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生固定設(shè)備的螺絲松動(dòng)等安全問(wèn)題。 ④ 加工單元內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)部件的安裝位置需要具有足夠的空間，以防止機(jī)械故障產(chǎn)生或安全問(wèn)題出現(xiàn)。 ⑤ 安裝設(shè)備時(shí)需要考慮各類光電傳感器正常工作時(shí)對(duì)環(huán)境的要求，以避免工作進(jìn)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作。 ⑥ 氣壓傳動(dòng)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(shè)置兩種工作方式：手動(dòng)單循環(huán)、自動(dòng)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(zhuǎn)工作臺(tái)定位準(zhǔn)確、無(wú)誤。 ③ 夾緊電磁鐵和檢測(cè)電磁鐵均無(wú)通電。 ④ 檢測(cè)部件處于上端位置，無(wú)下降位移。 ⑤ 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)工位1上應(yīng)當(dāng)有工件 加工單元擁有獨(dú)立的PLC進(jìn)行工作過(guò)程控制，根據(jù)工作任務(wù)要求，通過(guò)對(duì)PLC進(jìn)行 程序設(shè)計(jì)，設(shè)定手動(dòng)操作方式和自動(dòng)循環(huán)操作方法。 （3） 手動(dòng)操作方式 手動(dòng)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(dòng)操作方式的工序流程示意圖 三個(gè)點(diǎn)： A: 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)啟動(dòng)條件，即需要工位1上有工件存在 B：被鉆孔加工。 C: 鉆孔質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果被儲(chǔ)存。 手動(dòng)操作方式可描述為：一旦“啟動(dòng)”按鈕被按下，則在一個(gè)完整的過(guò)程之內(nèi)，不在受到除了“急?！卑粹o之外的任何按鈕的操作控制。因此，手動(dòng)操作方式需要注意如下事項(xiàng)。 ① 啟動(dòng)時(shí)，所有機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備需要處于初始狀態(tài)。 ② 啟動(dòng)后，在完成完整工序中，不受啟動(dòng)按鈕控制。 ③ 在整個(gè)過(guò)程中不需要另外的人工操作。 ④ 具有“急停”功能設(shè)計(jì)。 5 運(yùn)用solidworks建立加工站的三維模型 5.1旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊 旋轉(zhuǎn)臺(tái)模塊是由一個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，一臺(tái)固定點(diǎn)，交流伺服電機(jī)，蝸輪減速器，一個(gè)定位塊，感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)傳感器，漫反射型光電傳感器，支架，等等。 有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上一共有六個(gè)站的存儲(chǔ)工件是。有每個(gè)站下的定位塊，并且所述感應(yīng)接近傳感器感測(cè)這些定位塊，并且可以判斷臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)工作臺(tái) 5.2鉆孔模塊 鉆探模塊主要由鉆井筒，鉆井馬達(dá)，電磁夾具等組成。鉆探模塊用于完成鉆井過(guò)程。一種磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)安裝在井眼筒的兩端，以確定兩個(gè)汽缸的兩個(gè)極端位置。3D模型示于圖10。 5.3檢測(cè)模塊 檢測(cè)模塊的功能是完成鉆孔后模擬成品的過(guò)程。檢測(cè)模塊主要由檢測(cè)筒，檢測(cè)夾具中，檢測(cè)模塊托架和一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。3D模型示于圖10。 圖10 鉆孔模塊和檢測(cè)模塊 5.4總體預(yù)覽 對(duì)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(shí)際工程中，使用MCGS構(gòu)建系統(tǒng)之前，該項(xiàng)目的總體規(guī)劃應(yīng)該進(jìn)行，以確保項(xiàng)目順利實(shí)施。 對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，有必要了解整個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)組成和流程，明確測(cè)量和控制對(duì)象的特征，并闡明主要的建模要求和技術(shù)要求。然后起草組建項(xiàng)目的總體計(jì)劃和想法，包括系統(tǒng)應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)這些功能，控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，需要什么樣的用戶窗口界面，實(shí)現(xiàn)什么樣的動(dòng)畫(huà)效果，以及如何定義數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量。使用哪些類型的變量?jī)?nèi)部傳輸數(shù)據(jù)并用于動(dòng)畫(huà)顯示。規(guī)劃完成后，在項(xiàng)目配置過(guò)程中，盡可能避免一些徒勞的工作，可以快速有效地完成項(xiàng)目。 完成工程的規(guī)劃，接著就是開(kāi)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(lái)表示組態(tài)生成的應(yīng)用系統(tǒng)，建立一個(gè)新工程就是創(chuàng)建一個(gè)新的用戶開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，打開(kāi)工程也就是打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)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(huì)自動(dòng)的給工程文件名加上后綴“.mcg”。每一個(gè)過(guò)程所對(duì)應(yīng)一個(gè)組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)的文件。 在windows系統(tǒng)的桌面上，能經(jīng)過(guò)以下3種方式中的任意一種都能進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境： （1） 用鼠標(biāo)雙擊Windows桌面上的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)； （2） 選擇“開(kāi)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(jìn)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(dòng)為"新建工程X.MCG"創(chuàng)建項(xiàng)目（X為數(shù)字）。但是，由于尚未執(zhí)行配置操作，新項(xiàng)目仍然是空的，由五個(gè)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(gòu)建可以播放特定的用戶系統(tǒng)任務(wù)。 。 MCGS用“工作臺(tái)”窗口來(lái)來(lái)整合構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的5個(gè)部分，如圖6-1所示，他的結(jié)構(gòu)是主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略5個(gè)部分組成，由于5個(gè)不同的窗口頁(yè)面，每一頁(yè)面管理用戶應(yīng)用系統(tǒng)的一部分功能，用鼠標(biāo)單擊不同的標(biāo)簽可選擇不同窗口頁(yè)面對(duì)應(yīng)用戶系統(tǒng)的相應(yīng)部分進(jìn)行組態(tài)控制。 控制界面里，操作人員可以放置不同的構(gòu)件，創(chuàng)建需要的圖形對(duì)象并對(duì)界面分布進(jìn)行調(diào)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(shí)，能隨便換名稱。系統(tǒng)已經(jīng)默認(rèn)，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(tái)窗口 雙擊桌面上的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”的圖標(biāo)，然后進(jìn)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(huì)出現(xiàn)工作臺(tái)窗口如圖12所示。 圖12 工作臺(tái)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(shè)計(jì)”，單擊“保存”按鈕（此時(shí)建立的工程文件保存在默認(rèn)文件夾），進(jìn)入工作臺(tái)窗口。 （3）單擊工作臺(tái)窗口中的“新建窗口”按鈕，工作臺(tái)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(shè)置”對(duì)話框，如圖13所示。輸入窗口名稱“加工單元”，窗口標(biāo)題改為“加工單元”，窗口內(nèi)容注釋文本框內(nèi)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(biāo)右鍵單擊工作臺(tái)窗口中的“加工單元”窗口，在彈出的下拉菜單中選擇“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”。 圖13 “用戶窗口屬性設(shè)置”對(duì)話 7 構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 7.1定義數(shù)據(jù)對(duì)象 定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程就是構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程。 定義數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，在組態(tài)環(huán)境工作臺(tái)窗口中，選擇“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)，顯示定義的數(shù)據(jù)對(duì)象如圖14 圖14 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè) 對(duì)新建工程來(lái)說(shuō)，窗口中會(huì)出現(xiàn)4個(gè)字符型數(shù)據(jù)對(duì)象，分別是InputETime、InputUser1、InputSTime、InputUser2。當(dāng)在對(duì)象列表的某一位置增加一個(gè)新對(duì)象時(shí)，可在該處選定數(shù)據(jù)對(duì)象，鼠標(biāo)單擊“新增對(duì)象”按鈕，之后在選中的對(duì)象就會(huì)增加一個(gè)新的數(shù)據(jù)對(duì)象；如果沒(méi)有指定位置，那么就會(huì)在對(duì)象表的最后增加一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。 在"實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)"窗口網(wǎng)中，如在Windows95的文件操作窗口中，數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象可以顯示在大量圖標(biāo)，小圖標(biāo)，列表和詳細(xì)信息中。您可以按名稱和類型選擇訂單。當(dāng)然，要顯示數(shù)據(jù)對(duì)象，您可以剪切，復(fù)制和粘貼指定的數(shù)據(jù)對(duì)象，還可以修改數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱。 7.2數(shù)據(jù)對(duì)象的類型 在MCGS中，數(shù)據(jù)對(duì)象有開(kāi)關(guān)型、數(shù)值型、字符型、事件型和數(shù)據(jù)組對(duì)象等5中類別。不同類別的數(shù)據(jù)對(duì)象，它們的屬性也不同，用途同樣不同。 （1）開(kāi)關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象 記錄開(kāi)關(guān)信號(hào)的數(shù)據(jù)對(duì)象稱做開(kāi)關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象，一般與外部設(shè)備的數(shù)字量輸入/輸出通道相連，來(lái)表示某一設(shè)備現(xiàn)在所處的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象同樣用于表示MCGS中某一對(duì)象的狀態(tài)，如對(duì)應(yīng)一個(gè)圖像對(duì)象可見(jiàn)度的狀態(tài)。 開(kāi)關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象沒(méi)有工程單位和最大/最小屬性，并且沒(méi)有限值報(bào)警屬性，僅僅有狀態(tài)報(bào)警屬性。 （2）數(shù)據(jù)值數(shù)據(jù)對(duì)象 在MCGS中，數(shù)值型數(shù)據(jù)對(duì)象的數(shù)值范圍一般是：負(fù)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(duì)象除了存放數(shù)值以及參與數(shù)值運(yùn)算以外，提供報(bào)警信息，還能夠與外部設(shè)備的模擬量輸入/輸出通道互通。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象有最大值和最小值的屬性，其值不超過(guò)設(shè)定范圍。當(dāng)一個(gè)對(duì)象的值小于所述最小值或最大值，該對(duì)象的值取最小或最大值。 數(shù)值型數(shù)據(jù)對(duì)象有限值報(bào)警屬性，可同時(shí)設(shè)置下下限、下限、上限、上上限、上偏差、下偏差等6種報(bào)警限值，當(dāng)對(duì)象的限值超過(guò)設(shè)定的限值時(shí)，生成報(bào)警；當(dāng)對(duì)象的值返歸到所有的限值之內(nèi)時(shí)，報(bào)警完成。 （3）字符型數(shù)據(jù)對(duì)象 字符數(shù)值對(duì)象用來(lái)存放文字信息的單元，作用是敘述外部對(duì)象的狀態(tài)特征，其值為多數(shù)是個(gè)字符組成的字符串，字符串長(zhǎng)度最長(zhǎng)為64KB。字符型數(shù)據(jù)對(duì)象沒(méi)有單位和最大 /最小值屬性，也沒(méi)有報(bào)警的屬性。 （4）事件型數(shù)據(jù)對(duì)象 的事件類型的數(shù)據(jù)對(duì)象是記錄信息或識(shí)別事件或狀態(tài)改變的定時(shí)。例如，所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)改變時(shí)，用戶具有按鈕的操作，報(bào)警信息等，生成可以被看作是一個(gè)事件。事件發(fā)生的信息能從某種類型的外部設(shè)備提取，也能由內(nèi)部對(duì)應(yīng)的策略構(gòu)件供應(yīng)。 （5）數(shù)據(jù)組對(duì)象 數(shù)據(jù)組對(duì)象為MCGS引入的一種特別類型的數(shù)據(jù)對(duì)象，就像一般編程語(yǔ)言中的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體一樣，作用是把相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象融合在一起，當(dāng)做一個(gè)整體來(lái)定義或處理。 7.3構(gòu)件加工站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 在工作選“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口如圖7-1所示。單擊“新增對(duì)象”的按鈕，在雙擊新增對(duì)象，彈出“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置”的對(duì)話框。將對(duì)象名稱設(shè)置為“I0.0”，對(duì)象類型設(shè)為“開(kāi)關(guān)”如圖15所示。 圖15 對(duì)象“I0.0”的屬性設(shè)置 重復(fù)以上操作將其他開(kāi)關(guān)量設(shè)置好最后實(shí)加工站時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)如圖16所示。 圖16 加工站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 8 創(chuàng)建圖形對(duì)象 8.1工具箱介紹 在工作臺(tái)中，用鼠標(biāo)雙擊指定的用戶窗口的圖像，又或是選中用戶窗口圖標(biāo)后單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”的按鈕，一個(gè)空白用戶窗口就打開(kāi)了，然后就能在上面放置圖形對(duì)象，生成需要的圖形窗口。 在用戶窗口創(chuàng)建圖形對(duì)象時(shí)，要從工具箱中選取需要的圖像構(gòu)件進(jìn)行圖像對(duì)象的創(chuàng)建工作?，F(xiàn)在知道的，MCGS有兩個(gè)工具箱，分別是放置圖元和動(dòng)畫(huà)構(gòu)件的繪圖工具箱和常用圖符工具箱。從這兩個(gè)工具箱中選需要的構(gòu)件和圖符，在用戶窗口內(nèi)自行組合，就組成了用戶窗口的各種圖形的界面。 用鼠標(biāo)單擊工具條里的“工具箱”的按鈕，就能打開(kāi)了放置圖元和動(dòng)畫(huà)構(gòu)件的繪圖工具箱，如圖17所示。在其中第2~9個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)8個(gè)常用圖元對(duì)象，后面28個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)所需要的16個(gè)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件。 在工具箱選擇所需要的圖元、圖符或動(dòng)畫(huà)構(gòu)件，使用鼠標(biāo)在用戶窗口中拖拽出一定大小的圖形就能創(chuàng)立了一個(gè)圖形對(duì)象了。 圖17 繪圖工具箱 8.2繪制圖形對(duì)象 打開(kāi)工具箱，并使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊在工具箱中的相應(yīng)的圖標(biāo)來(lái)選擇元件，圖標(biāo)，和動(dòng)畫(huà)組件要被繪制。使用鼠標(biāo)移動(dòng)到用戶窗口，此時(shí)鼠標(biāo)光標(biāo)被顯示為十字形，按下鼠標(biāo)左 鍵，將鼠標(biāo)拖到窗口內(nèi)的適當(dāng)位置，然后放開(kāi)鼠標(biāo)按鈕時(shí)，則位置成立了。圖形，繪圖的圖形對(duì)象是完整的，并且最后的鼠標(biāo)光標(biāo)將回復(fù)的箭頭的形狀。 在畫(huà)折線或多邊形的時(shí)侯，工具箱中選擇折線圖元按鈕，使用鼠標(biāo)移到用戶窗口頁(yè)的編輯區(qū)域，然后十字光標(biāo)放置在折線的