自動(dòng)鈑金線觸摸屏界面參數(shù)輸入輸出及沖切段自動(dòng)控制系統(tǒng)-大學(xué)畢業(yè)論文

1、自動(dòng)鈑金線觸摸屏界面參數(shù)輸入輸出及沖切段自動(dòng)控制系統(tǒng)摘 要伴隨著工業(yè)技術(shù)科技的快速發(fā)展，以及自動(dòng)化技術(shù)的逐步完善，我們對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度有了更高的要求，帶有人機(jī)交互界面的自動(dòng)鈑金線在這樣的時(shí)代背景下廣泛的被人們開發(fā)利用，本文就此對(duì)生產(chǎn)線的觸摸屏界面和自動(dòng)沖切段進(jìn)行設(shè)計(jì)。分別介紹了自動(dòng)鈑金線開發(fā)的設(shè)計(jì)方案和用到的開發(fā)軟件，然后通過對(duì)下位機(jī)PLC 300編程的簡單介紹和冒泡程序的用法進(jìn)行了說明，接著對(duì)Wincc flexible介紹的過程中，按照工業(yè)流程，完整的介紹了整個(gè)自動(dòng)鈑金線的操作流程及界面設(shè)計(jì)；最后介紹了PLC 300和Wincc flexible的通訊連接，簡單介紹了通訊方式的應(yīng)用和

2、Wincc軟件的集成以及程序的簡單調(diào)試運(yùn)行。關(guān)鍵詞：自動(dòng)鈑金線 觸摸屏HMI 人機(jī)交互界面 自動(dòng)沖切        Automatic sheet metal wire touch screen interface input and output parameters and punching section automatic control systemAbstractWith the rapid development of technology, industrial technology, automation techn

3、ology and the gradual improvement of the degree of automation of production have higher requirements, automatic sheet metal wire with a man-machine interface in the background of this broad been development and utilization of this paper, this touch screen interface and automatic die-cutting producti

4、on line design. Then introduced the automatic sheet metal wire used to develop design and development software, and then through the use of lower machine PLC 300 programming brief and bubbling procedures described, the process followed for Wincc flexible presentation, follow industrial processes, a

5、complete description of the operation of the interface design process and the entire auto sheet metal lines; Finally, the communication connection PLC 300 and Wincc flexible, simple, simple commissioning introduces MPI communication applications and software integration and Wincc program .Key Words:

6、 Automatic sheet metal wire; Touch Screen HMI; Interactive interface; Automatic Punching目 錄1. 緒論11.1 課題的研究背景11.2 課題的研究方向11.3 課題的研究意義22. 自動(dòng)鈑金線的總體設(shè)計(jì)方案32.1 自動(dòng)鈑金線的任務(wù)方案32.2 觸摸屏人機(jī)交互界面（HMI）設(shè)計(jì)方案32.3 沖切段的自動(dòng)控制方案52.4 可編程控制器的選型62.4.1 PLC的定義62.4.2 PLC的選型分析62.5 鈑金生產(chǎn)線的驅(qū)動(dòng)伺服63. 下位機(jī)S7-PLC 300軟件設(shè)計(jì)13.1 系統(tǒng)控制的總體流程圖13.2 I

7、/O資源分配23.3 S7-PLC 300項(xiàng)目的建立33.4 控制系統(tǒng)各部分PLC程序的開發(fā)53.4.1 初始化子程序模塊53.4.2 主程序模塊53.4.3 冒泡選擇程序63.4.4 地址讀取和存儲(chǔ)74. 上位機(jī)WinCC flexible人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)94.1 WinCC flexible的概述94.2 WinCC flexible的程序介紹104.2.1 程序的界面介紹104.2.2 界面設(shè)計(jì)的流程圖114.3 WinCC flexible的程序開發(fā)124.3.1 主界面的設(shè)計(jì)124.3.2 原位數(shù)值指示144.3.3 手動(dòng)工位調(diào)整144.3.4 伺服電機(jī)設(shè)定154.3.5 產(chǎn)品的設(shè)

8、置164.3.6 產(chǎn)品的生產(chǎn)195. 系統(tǒng)的通訊和調(diào)試225.1 通訊方式的選擇225.1.1 多點(diǎn)連接MPI225.1.2 以太網(wǎng)TCP/IP225.1.3 選用MPI的原因235.2 MPI的通訊連接235.3 系統(tǒng)的調(diào)試255.3.1 生產(chǎn)線的設(shè)置265.3.2 產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)的調(diào)試286. 總結(jié)與展望32參考文獻(xiàn)33致謝34 35 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1. 緒論1.1 課題的研究背景伴隨隨著工業(yè)技術(shù)科技的快速發(fā)展，以及自動(dòng)化技術(shù)的逐步完善，在液壓、制冷、汽車、軸承、儀器、儀表和電子元件等行業(yè)中，我們對(duì)產(chǎn)品所需配件的加工要求越來越高，在對(duì)精度有著嚴(yán)格的要求的同時(shí)，生產(chǎn)效率是必須嚴(yán)

9、格把關(guān)的，這就對(duì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度有了更高的要求。然而傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備在企業(yè)中因?yàn)樽詣?dòng)化運(yùn)用程度不高，這就導(dǎo)致了靈活性差，加工精度和生產(chǎn)效率并不高?；蛘咴谏a(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)不同型號(hào)的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)線中，這需要人力去重新調(diào)整各個(gè)工位的位置和參數(shù)，但是對(duì)于大型生產(chǎn)線來說，長距離的控制和龐大的布線，以及各種工位的精細(xì)參數(shù)都使得現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的工作量很大。這種高強(qiáng)度，高要求的工作量對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員技術(shù)要求較高，極大的耗費(fèi)人力及財(cái)力。另一方面系統(tǒng)在檢查故障方面的能力也不強(qiáng)，一旦發(fā)生故障，工程技術(shù)人員無法及時(shí)得到報(bào)警信息，這可能造成生產(chǎn)線癱瘓，從而大大降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。如：過去的鈑金生產(chǎn)線，產(chǎn)

10、品擁有多種型號(hào)，然而在生產(chǎn)過程中，機(jī)床只能生產(chǎn)一種配置的型號(hào)，當(dāng)需要生產(chǎn)不同的型號(hào)的時(shí)候，就需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，然而人工調(diào)整過程中，由于精度等原因的存在，許多配件由于達(dá)不到所需的生產(chǎn)要求而成為廢品，給企業(yè)帶來諸多不便與損失，這嚴(yán)重影響了公司經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效益，也給社會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，自動(dòng)鈑金線的全自動(dòng)操作系統(tǒng)就在這樣的背景下被人們開發(fā)生產(chǎn)出來1.2 課題的研究方向?qū)τ诖蠖鄶?shù)的PLC的冰柜鈑金全自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)都需要一個(gè)很好的人機(jī)交互界面（HMI），這不僅讓新的用戶及時(shí)快速的學(xué)會(huì)生產(chǎn)線的操作，也在產(chǎn)品的推廣過程中提供了很大的便利。在這個(gè)自動(dòng)化飛速發(fā)展的新時(shí)代，一個(gè)便捷高效的人機(jī)交

11、互界面就成為了自動(dòng)沖切生產(chǎn)線的必須要求和配置。本課題就以上等問題進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，從而達(dá)到用戶可以根據(jù)要求隨時(shí)改變型號(hào)的配置，只需在自動(dòng)鈑金線觸摸屏界面進(jìn)行產(chǎn)品的參數(shù)輸入，就可以方便快捷的在機(jī)床上切出符合要求的產(chǎn)品，使得整條生產(chǎn)線都可以根據(jù)觸摸屏的參數(shù)輸入輸出進(jìn)行鈑金線的全自動(dòng)沖切。 1.3 課題的研究意義沖切段自動(dòng)控制生產(chǎn)線的使用，使產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量得到了極大的提高，自動(dòng)沖切系統(tǒng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有著重大的意義，它一方面解放了生產(chǎn)力，把人從勞煩的生產(chǎn)線解放出來，自動(dòng)化的操作系統(tǒng)讓即使不是很精通生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)格的工人也可以自己操作整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)，減輕了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和 社會(huì)效益。

12、另一方面，擁有自動(dòng)觸摸屏人機(jī)交互界面的自動(dòng)沖切系統(tǒng)，它規(guī)范了生產(chǎn)的規(guī)格，擁有統(tǒng)一的生產(chǎn)模塊，將使得產(chǎn)品生產(chǎn)變得標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化。將課題研究的意義總結(jié)為以下幾點(diǎn)： （）高精度性：極大地提高了冰柜鈑金產(chǎn)品沖切的精度，使產(chǎn)品實(shí)物尺寸趨于一致化，方便產(chǎn)品的使用。 （）可靠性：整個(gè)沖切系統(tǒng)在沖切過程都有實(shí)時(shí)監(jiān)控的保護(hù)功能，這使得設(shè)備的使用壽被極大延長了，系統(tǒng)故障停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)品沖切過程的穩(wěn)定可靠都得到了極大的保證。 （）快捷性：通過觸摸屏操作的鈑金線操作簡單，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （）自動(dòng)化：采用工控計(jì)算機(jī)，通過運(yùn)用觸摸屏提供了良好的人機(jī)交互界面，并且參數(shù)設(shè)定與修改、系統(tǒng)報(bào)警與清

13、除和重要數(shù)據(jù)保存與顯示等都提前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，只需要通過觸摸屏操作系統(tǒng)簡單切換產(chǎn)品配置型號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)沖切。（）易用性：控制系統(tǒng)操作靈活便捷，人機(jī)交互界面簡單易懂，使用方便，可靠性高，具有極大的推廣應(yīng) 用價(jià)值。2. 自動(dòng)鈑金線的總體設(shè)計(jì)方案2.1 自動(dòng)鈑金線的任務(wù)方案該系統(tǒng)用于冰柜鈑金全自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，硬件配置為西門子觸摸屏、s7 -PLC 300、西門子cu320伺服系統(tǒng)，軟件主要使用wincc+step7.該系統(tǒng)用以上配置通過編程主要達(dá)成以下功能：（1）使用wincc編程在觸摸屏上完成人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，對(duì)不同鈑金圖紙參數(shù)的輸入、存儲(chǔ)、產(chǎn)品圖形仿真顯示。（2）用step7進(jìn)行plc

14、編程對(duì)觸摸屏輸入?yún)?shù)進(jìn)行通道存儲(chǔ)、排序運(yùn)算后向伺服控制系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)參數(shù)，通過采集各種傳感器的狀態(tài)準(zhǔn)確控制各類執(zhí)行元件的動(dòng)作。（3）通過編程實(shí)現(xiàn)根據(jù)觸摸屏上選擇不同型號(hào)的產(chǎn)品流水線會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)的長度、寬度及沖孔的特征和位置參數(shù)自動(dòng)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)鈑金生產(chǎn)流水線的型號(hào)間一鍵切換及整體的全自動(dòng)運(yùn)行。2.2 觸摸屏人機(jī)交互界面（HMI）設(shè)計(jì)方案作為一個(gè)合格且受用戶歡迎的人機(jī)界面，需要考慮很多東西，在保證能夠充分表達(dá)設(shè)計(jì)者的任務(wù)要求意外，還必須滿足用戶者使用時(shí)的習(xí)慣和操作心理。在這樣的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)滿意的觸摸屏人機(jī)交互界面就需要從用戶的立場(chǎng)上出發(fā)，所以，課題的觸摸屏人機(jī)交互界面從以下的用戶心理學(xué)和認(rèn)知

15、科學(xué)出發(fā)，努力設(shè)計(jì)一個(gè)滿意的設(shè)計(jì)成果。首先從認(rèn)知心理學(xué)來分析一個(gè)好的觸摸屏如何滿足人們的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)心理學(xué)，包括人們把關(guān)于感覺知覺、注意記憶、頭腦聯(lián)象等行為來了解客觀事物的過程。認(rèn)知科學(xué)是在人們的認(rèn)知過程中，圖像和聲音的刺激被認(rèn)為是接收和記在心里以一個(gè)抽象的方式，視覺和聽覺在感知過程中形成，然后把輸入和記憶中的信息互相作對(duì)比以構(gòu)成人們對(duì)外界的認(rèn)知。感官、短期記憶、長期記憶和認(rèn)知處理器等作為人體信息處理器，也就是常說的知覺。每一種知覺短期內(nèi)存和處理器是對(duì)應(yīng)的，認(rèn)知的處理器執(zhí)行的是人類思維的工作。思考的結(jié)果或存放，或發(fā)送到控制動(dòng)作的動(dòng)作處理器，控制情緒和偏好。就是說人們通過自己的外界感受來刺激自己內(nèi)

16、心對(duì)外界的認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生思維，構(gòu)成人們對(duì)事物的喜好，本次課題設(shè)計(jì)便從心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)分析的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)建立在大多數(shù)已經(jīng)有的認(rèn)知心理上的人機(jī)交互界面。根據(jù)以上對(duì)用戶心理的研究提出以下基本原則作為人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。（1）一致性原則。就是在界面控制操作、任務(wù)消息的表達(dá)等方面與用戶熟練了解的的形式盡可能一致，大多數(shù)人及時(shí)記憶大多只能記住最近看過的幾個(gè)圖畫，所以在設(shè)計(jì)中統(tǒng)一了模板（如圖2-1），返回按鈕安排在左下角，換頁和選擇安排在右下角，這一點(diǎn)考慮了大多數(shù)用戶右手操作的習(xí)慣，同時(shí)在每一個(gè)子畫面的上眉頭都標(biāo)明所在子畫面名稱（如圖2-1）。圖2-1 設(shè)計(jì)部分方案圖（2）兼容性。在用戶期盼和實(shí)際界

17、面策劃之間保持兼容性，基于用戶以前的操作經(jīng)驗(yàn)，集成原來的操作習(xí)慣，同時(shí)在此基礎(chǔ)上改進(jìn)翻新。（3）適應(yīng)性。用戶應(yīng)該在一個(gè)控制的位置，使界面適應(yīng)用戶多個(gè)方面。（4）指導(dǎo)性。界面 “以客戶為中心”。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中采用順序結(jié)構(gòu)，按照結(jié)構(gòu)的先后順序操作，就可以完成生產(chǎn)線的操作與調(diào)整。（5）結(jié)構(gòu)性。為了降低復(fù)雜性，界面設(shè)計(jì)應(yīng)該是結(jié)構(gòu)化的。在設(shè)計(jì)中采用三級(jí)層次設(shè)計(jì)，界面顏色深度層次遞減。2.3 沖切段的自動(dòng)控制方案由于實(shí)際自動(dòng)鈑金生產(chǎn)線過于龐大，課題選取前四個(gè)工位作為沖切段的控制方案（觸摸屏做的是整體生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)）。前四個(gè)工位包括QHB-1 上料工位、QHB-2 沖鉸鏈孔前板料定位工位、QBH-3 沖鉸鏈孔

18、工位、QBH-4 底腳孔1及中間底腳孔工位。圖2-2 產(chǎn)品型號(hào)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)中，需要控制四個(gè)工位的進(jìn)板，沖切和出板等等，在沖切的過程中，由于多個(gè)沖切孔分散在板的整個(gè)面板中（如圖2-3）。在沖切過程中因?yàn)闄C(jī)械手是固定的，而且板子只能前進(jìn)不能后退，這就需要按照多個(gè)機(jī)械手對(duì)應(yīng)的多個(gè)沖切孔的先后順序進(jìn)行優(yōu)先選擇沖切。例如：溫控器沖切孔與沖鉸鏈沖切孔這兩種沖切孔，溫控器沖切機(jī)械手在前，沖鉸鏈沖切機(jī)械手在后，在上板過程中，假如兩個(gè)沖切孔之間的距離大于機(jī)械手之間的距離，在沖切過程中，就需要先進(jìn)行沖鉸鏈沖切孔的沖切，不能因?yàn)闇乜仄鞯臋C(jī)械手在前而啟動(dòng)。根據(jù)上面的例子需要進(jìn)行算法演算和控制，經(jīng)過思考和參考資料，最終沖

19、切段自動(dòng)控制方案選擇運(yùn)用編碼器和冒泡排序相結(jié)合的方法。2.4 可編程控制器的選型2.4.1 PLC的定義美國一家公司在二十世紀(jì)七十年代，成功研發(fā)出全球第一臺(tái)可編程控制器，它由微機(jī)技術(shù)和繼電器通?？刂朴^念組合得到，隨后在美國一家汽車公司的生產(chǎn)線上，進(jìn)行了試驗(yàn)并取得成功。當(dāng)時(shí)的社會(huì)只可運(yùn)用邏輯運(yùn)算，是以它最后被取名為：可編程邏輯控制器，簡稱PLC（programmable logic controller）。從某種意義上說，PLC也算計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一種，但是它與工業(yè)過程相接連的輸入/輸出接口，比普通的計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大，更適用于編寫控制程序語言，更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。 2.4.2 PLC的選型分析

20、S7-PLC -300屬于模擬式中小型PLC，擁有獨(dú)立的CPU、電源等各個(gè)模塊，它的軌道機(jī)架是非常標(biāo)準(zhǔn)的， U形總線通過每一個(gè)模塊背后的總線連接器連接各個(gè)模塊。通常情況下，機(jī)架從左到右依次是電源模塊，CPU模塊，IM接口模塊，接著是端口模塊。S7-PLC 300的編程軟件和硬件配置導(dǎo)軌，導(dǎo)軌槽數(shù)：11。1號(hào)槽電源，CPU在2號(hào)槽，IM在3號(hào)槽，4號(hào)插槽到11插槽可以被放置其他模塊。如：DI、DO、AI、AO、FM和CP等。S7-PLC 300一般采用梯形圖語言編程進(jìn)行基本控制，它與繼電器控制電路圖能夠相互呼應(yīng)，梯形圖因?yàn)樾问胶唵巍⒅庇^性強(qiáng)，而且相對(duì)于匯編語言，梯形圖出錯(cuò)率低容易編寫和修改，并且

21、梯形圖、流程圖和語句表相互間在一定的條件下可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。深總結(jié)選用PLC 300控制原因有以下幾點(diǎn)：（1）通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全。（2）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。（3）編程簡單、使用方便。（4）模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡單、調(diào)試方便。2.5 鈑金生產(chǎn)線的驅(qū)動(dòng)伺服本次課題自動(dòng)鈑金線沖切段自動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)伺服用的是西門子CU320伺服驅(qū)動(dòng)。CU320采用SINAMICS S120 DC/AC多軸驅(qū)動(dòng)控制單元的伺服驅(qū)動(dòng)，是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的中央控制器，控制盒協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有模塊的工作，以及完成對(duì)軸間的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)之間的相互控制。CU320伺服驅(qū)動(dòng)控制單元的可以進(jìn)行各軸間的數(shù)據(jù)交換各軸之間可以進(jìn)行相

22、互的數(shù)據(jù)交換，也就是說軸與軸之間的數(shù)據(jù)都可以被其他軸讀取，這一特征被廣泛的運(yùn)用在多軸之間的數(shù)據(jù)同步。一個(gè)CU320根據(jù)所連接的I/O 模塊的數(shù)量、外圍軸控制模式、所需的功能以及CF卡等的不一樣，控制單元所能控制軸的數(shù)量也是不同的。伺服最大輸出頻率為650Hz，矢量和V/F 控制頻率為300Hz；弱磁的最大倍數(shù)為5倍。用作伺服控制時(shí)，最大控制軸數(shù)為4 個(gè)軸；用作矢量控制時(shí)，最大控制軸數(shù)為2 個(gè)軸，當(dāng)然控制軸的數(shù)量并不是絕對(duì)的，它與CU320伺服控制單元的負(fù)荷相互關(guān)聯(lián)的，具體控制軸數(shù)應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中由操作來決定。3. 下位機(jī)S7-PLC 300軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)控制的總體流程圖報(bào)警開始開始進(jìn)板15

23、個(gè)工位排序沖切段使能開啟MDI使能開啟編碼器定位反饋手動(dòng)/自動(dòng)尋零開啟工作使能進(jìn)板地址尋零沖切機(jī)械手使能開啟出鈑結(jié)束工位伺服開啟工位伺服關(guān)閉伺服所有工位是否到位？使能開啟NY圖3-1 系統(tǒng)控制總體流程圖3.2 I/O資源分配在S7-PLC 300中數(shù)字量地址三個(gè)部分組成：地址標(biāo)識(shí)符、地址的字節(jié)部分和位部分。其中一個(gè)字節(jié)有07這8位字節(jié)組成，地址標(biāo)識(shí)符有I和Q，其中I表示輸入，Q表示輸出，位部分則是M表示位寄存器。圖3-2 程序部分變量表本設(shè)計(jì)中由于生產(chǎn)線過于龐大，定義的變量共有1227個(gè)，而在本課題的研究中，雖然在WINCC flexible觸摸屏設(shè)計(jì)中涉及到大多數(shù)的變量，但是沖切段只有前四個(gè)

24、工位，另一方面變量表都列出來過于龐大，所以在這里只列出一部分的符號(hào)分配表，以作示例。3.3 S7-PLC 300項(xiàng)目的建立建立新項(xiàng)目有兩種方式，其一是直接點(diǎn)擊文件目錄下的新建，在跳出來的對(duì)話框中（如圖4-3）選擇用戶項(xiàng)目，然后填寫名稱和選擇存儲(chǔ)位置，在名稱上面顯示的是已經(jīng)存在過的項(xiàng)目，可以直接雙擊打開，填寫完整后點(diǎn)擊確定。 圖3-3 項(xiàng)目對(duì)話框圖第二種新建項(xiàng)目的方法是點(diǎn)擊文件下的新建項(xiàng)目向?qū)缓箜樞螯c(diǎn)下去（如圖3-4），就會(huì)完成項(xiàng)目的建立，在此不做贅言。 圖3-4 項(xiàng)目向?qū)D項(xiàng)目建好后，在新建的項(xiàng)目上右擊選擇插入新對(duì)象，選擇SIMATIC 300站點(diǎn)（如圖3-5）。 圖3-5 站點(diǎn)選擇圖然后雙

25、擊硬件進(jìn)入設(shè)置（如圖4-6），設(shè)置完成點(diǎn)擊編譯，硬件設(shè)置完成。圖4-6 硬件設(shè)計(jì)圖3.4 控制系統(tǒng)各部分PLC程序的開發(fā)3.4.1 初始化子程序模塊當(dāng)CPU 的狀態(tài)從停止態(tài)轉(zhuǎn)入運(yùn)行態(tài)時(shí)，操作系統(tǒng)都會(huì)調(diào)用OB100。當(dāng)OB100運(yùn)行結(jié)束后，操作系統(tǒng)接著調(diào)用OB1。利用OB100先于OB1執(zhí)行的特性，可以為用戶主程序的運(yùn)行準(zhǔn)備初始變量或參數(shù)。本課題的初始化子程序?yàn)殁k金線的運(yùn)行提供原工位的調(diào)整（如圖3-7）。圖4-7初始子程序這個(gè)初始化模塊的存在不僅僅是對(duì)原工位的調(diào)整，更是在工業(yè)上至關(guān)重要的部分，一個(gè)工業(yè)應(yīng)用軟件最重要的就是應(yīng)對(duì)非正常停止時(shí)如何正確進(jìn)行復(fù)位調(diào)整，減少硬件設(shè)施的損壞。3.4.2 主程序

26、模塊主程序OB1模塊式整個(gè)程序的主要部分，在這里可以調(diào)用FB、FC等功能塊（如圖3-8）。圖3-8 主程序模塊本課題的程序設(shè)計(jì)基本都放在 FB、FC模塊中，F(xiàn)B 1-15對(duì)應(yīng)的是整個(gè)鈑金生產(chǎn)線的十五個(gè)工位，每一個(gè)生產(chǎn)工位都對(duì)應(yīng)折多個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊的調(diào)用就是通過主程序模塊OB1進(jìn)行功能塊的應(yīng)用。3.4.3 冒泡選擇程序在工位調(diào)整過程中，需要優(yōu)先各個(gè)工位的排序，在這里選用冒泡程序法，以便于在整個(gè)生產(chǎn)線過程中能夠確保在鈑金只能前進(jìn)的過程中每個(gè)需要沖切的工位都能確保沖切到。對(duì)應(yīng)的程序。OPN DB 1 /讀取DB1的數(shù)據(jù)，15個(gè)工位的位置 L 14 /裝載10到MB500中,因?yàn)橛惺畟€(gè)數(shù)據(jù),要

27、進(jìn)行十次排序,9次也可以的ll0: T MB 500 L P#0.0 /裝載地址指針 LAR1 L 14 /內(nèi)部循環(huán),進(jìn)行9次,直到把最大值排到最后ll1: T MB 502 L DBD AR1,P#0.0 L DBD AR1,P#0.0 L DBD AR1,P#6.0 <D JC ll2 /比較前后兩個(gè)值,如果前面大于后面的,則前后數(shù)據(jù)交換   L     DBD AR1,P#0.0      T     #m_temp  &#

28、160;   L     DBD AR1,P#4.0      T     DBD AR1,P#0.0      L     #m_temp      T     DBD AR1,P#4.0 L     DBW AR1,P#4.0

29、      T     #m_temp1      L     DBW AR1,P#10.0      T     DBW AR1,P#4.0      L     #m_temp1     

30、; T     DBW AR1,P#10.0 LL2: +AR1 P#4.0     /指針自動(dòng)進(jìn)行加4,因?yàn)槭歉↑c(diǎn)數(shù),所以要跳過4個(gè)字節(jié)       L     MB    2      LOOP LL1        /這個(gè)指令自動(dòng)的將A寄存器里的值減1&

31、#160;     L     MB    0 LOOP  LL0圖3-9 部分冒泡程序圖3.4.4 地址讀取和存儲(chǔ)在對(duì)工位調(diào)整過程中，在對(duì)各個(gè)工位進(jìn)行優(yōu)先排序后，我們還需要對(duì)板子的位置進(jìn)行定位，只有正確的對(duì)板子進(jìn)行位置的定位，我們才能順利輸送板子和啟動(dòng)各個(gè)工位的沖切伺服，本課題采用位移來確認(rèn)板子的實(shí)時(shí)位移 。需要在地址欄（如圖4-10）寫好輸入地址（IN）和輸出地址（OUT），然后通過移位進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)地址。圖3-10 地址欄圖3-11 地址讀取和存儲(chǔ)圖以上是程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

32、模塊，圍繞這些程序設(shè)計(jì)的核心，通過功能塊，組織塊等等設(shè)計(jì)，組成了整體程序設(shè)計(jì)，當(dāng)然這些設(shè)計(jì)只是課題的一部分，如何通過這些程序的設(shè)計(jì)完成人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)才是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，下一章我們將著重對(duì)上位機(jī)Wincc flexible人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)和介紹。 4. 上位機(jī)WinCC flexible人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)4.1 WinCC flexible的概述組態(tài)軟件WinCC flexible是一款工業(yè)全集成的自動(dòng)化軟件，它由德國西門子（SIEMENS）公司在工業(yè)高速發(fā)展時(shí)代對(duì)機(jī)器的自動(dòng)化概念推出的的人機(jī)交互HMI軟件。它用于組態(tài)用戶界面設(shè)計(jì)的軟件，它通過過程總線、PLC和外圍設(shè)備等組件對(duì)機(jī)器和與設(shè)

33、備進(jìn)行操作和監(jiān)視。WinCC flexible 提供了與SIMATIC 產(chǎn)品系列和SIMOTION 產(chǎn)品系列非常成熟的集成功能，主要概括為：（1）組態(tài)和編程的一致性（2）數(shù)據(jù)保持的一致性（3）通訊的一致性擁有這些成熟的集成功能，使得Wincc flexible應(yīng)用于各種行業(yè)，無論是化工、能源、橡膠還是汽車、印刷、制藥或者貿(mào)易等等，它在這些行業(yè)中都起到相互整合的作用。Winccflexible使生產(chǎn)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化集于一體另一方面隨著發(fā)展，如今的工藝過程也變得日趨復(fù)雜，這樣的發(fā)展使得對(duì)機(jī)器和設(shè)備的要求變得也越來越高，這個(gè)時(shí)候操作的透明性被人們?cè)絹碓街匾?，在工業(yè)集成軟件中，人機(jī)界面正是擁有這樣的

34、透明性，所來隨著工業(yè)的發(fā)展，工藝過程的日趨復(fù)雜，Wincc flexible就顯得越來越重要，它在其中承擔(dān)著以下的任務(wù)：（1）過程可視化（2）操作員對(duì)過程的控制（3）顯示報(bào)警（4）歸檔過程值和報(bào)警（5）過程值和報(bào)警記錄（6）過程和設(shè)備的參數(shù)管理4.2 WinCC flexible的程序介紹4.2.1 程序的界面介紹首先需要新建一個(gè)新的項(xiàng)目，本設(shè)計(jì)為是根據(jù)白雪有限公司現(xiàn)有的觸摸屏設(shè)計(jì)，型號(hào)為：MP 377 12” touch（如圖4-1）。圖4-1 選擇型號(hào)圖在設(shè)計(jì)中，主要用到的是如下圖中（圖4-2）靠左邊一欄的項(xiàng)目欄，右邊的工具欄以及下方的屬性欄。（1） 畫面項(xiàng)目。新建的畫面都在此項(xiàng)目中，可以

35、新建文件夾或者新建畫面。（2） 通訊項(xiàng)目。含有三個(gè)子項(xiàng)目，其一：變量，是Wincc flexible中變量所在位置，在這里需要設(shè)置于下位機(jī)相互通訊的變量以及本身用到的變量。其二：連接，此項(xiàng)目需要在建立變量前創(chuàng)建，是連接下位機(jī)S7-300的通訊驅(qū)動(dòng)程序。其三：周期，軟件驅(qū)動(dòng)運(yùn)行和連接所有周期都在此。（3） 報(bào)警項(xiàng)目。包含模擬量報(bào)警、離散量報(bào)警和報(bào)警的設(shè)置。此項(xiàng)目對(duì)程序運(yùn)行過程中的錯(cuò)誤或者溢出等狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，對(duì)用戶起到報(bào)警和指導(dǎo)作用。（4） 剩下的項(xiàng)目有配方、歷史數(shù)據(jù)、腳本、報(bào)表、文本和圖形報(bào)表等等，在本次設(shè)計(jì)中沒用到，不做贅言。工具欄是設(shè)計(jì)很重要的一部分，它包括了設(shè)計(jì)需要的所有對(duì)象、圖形以及各種

36、元件庫。（1） 簡單對(duì)象。里面包含有各種圖形的繪畫工具、按鈕、開關(guān)、I/O域等簡單的對(duì)象。圖4-2 軟件界面圖（2） 增強(qiáng)對(duì)象。則是進(jìn)一步強(qiáng)化工具的特殊性，比如時(shí)鐘、滾動(dòng)條和報(bào)警視圖等等。（3） 圖形。這里面包含有在畫動(dòng)態(tài)圖時(shí)能夠找得到的所有圖形，是做組態(tài)時(shí)很好的幫助。（4） 庫。用戶在這里可以自己設(shè)計(jì)符號(hào)和圖形，可以新建新的庫，然后添加自己組合的元件進(jìn)去，這樣在設(shè)計(jì)的過程中就可以隨時(shí)調(diào)用這些自己組合的元件圖形。下方的屬性框是調(diào)整每個(gè)元件屬性的地方，以及各種動(dòng)作添加的地方。具體用法在下面設(shè)計(jì)中會(huì)提到。4.2.2 界面設(shè)計(jì)的流程圖對(duì)于觸摸屏的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)很重要的一部分，因?yàn)樗秦?fù)責(zé)整體設(shè)計(jì)

37、的參數(shù)的輸入輸出，還負(fù)責(zé)整體自動(dòng)鈑金線生產(chǎn)的啟動(dòng)，停止和報(bào)警等等功能，以及沖切段的自動(dòng)控制，包括工作原位的調(diào)整、伺服電機(jī)的設(shè)定和生產(chǎn)線工位的整定。在整個(gè)鈑金生產(chǎn)線中，我們需要對(duì)產(chǎn)線上的工作原位、工位數(shù)值以及伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，這些調(diào)整不僅僅是在生產(chǎn)線開始工作之前對(duì)其進(jìn)行復(fù)位。在生產(chǎn)線工作過程，還需要隨時(shí)監(jiān)控這些原位所在的數(shù)值，當(dāng)發(fā)生故障報(bào)警時(shí)，我們需要知道對(duì)應(yīng)的發(fā)生故障的工位，然后進(jìn)行工位復(fù)原，在這些工位中有的可以再工位結(jié)束后，自動(dòng)根據(jù)程序進(jìn)行復(fù)位，然而同樣的有些工位并不能進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位?；蛘哒f在生產(chǎn)線工作過程中，我們需要對(duì)相對(duì)應(yīng)的工位進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)生產(chǎn)線的相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)要求，這些調(diào)整就不在原位

38、數(shù)值中顯示了，所以我通過手動(dòng)工位調(diào)整來進(jìn)行調(diào)整。 工位調(diào)整完畢后，還有很重要的就是伺服電機(jī)的設(shè)定，而伺服電機(jī)的設(shè)定在自動(dòng)鈑金線上有14個(gè)電機(jī)位，這些伺服電機(jī)的設(shè)定需要每個(gè)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)定，所以作為另外的一部分。最后則是把所有需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整的設(shè)定放在一起，這樣在前面三項(xiàng)設(shè)計(jì)好后，當(dāng)后續(xù)需要進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，直接進(jìn)入最后一項(xiàng)，就不會(huì)對(duì)工位進(jìn)行誤操作。而且集中塊進(jìn)行操作的話會(huì)對(duì)產(chǎn)線操作人員提供很大便利，不會(huì)找不到想要操作的界面?？偨Y(jié)以上設(shè)計(jì)思路，總體設(shè)計(jì)部分概括為四個(gè)部分：一：原位數(shù)值指示；二：手動(dòng)工位調(diào)整；三：伺服電機(jī)設(shè)定；四：產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)。這四部分組成鈑金線觸摸屏的整體系統(tǒng)，在這四部分中，前三

39、部分屬于生產(chǎn)線的工位調(diào)整，而第四部分則是生產(chǎn)線的軟件調(diào)整。這樣的分配對(duì)于再次利用系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)有了極大的便利4.3 WinCC flexible的程序開發(fā)4.3.1 主界面的設(shè)計(jì)軟件使用新門子觸摸屏MP322 12寸多功能面板，滿足高性能應(yīng)用要求。使用創(chuàng)新性的Windows CE5.0操作系統(tǒng)，它擁有很好的非易失性的報(bào)警緩沖，這給操作人員和用戶都提供了使用方便。針對(duì)操作系統(tǒng)，需要提供鈑金線的生產(chǎn)廠商和生產(chǎn)線所用做的功能等等信息。初始畫面（如圖4-3）如下： 圖4-3 啟始界面系統(tǒng)畫面顯示生產(chǎn)商公司名稱、軟件名稱以及當(dāng)時(shí)的日期和時(shí)間。單機(jī)“進(jìn)入系統(tǒng)”進(jìn)入軟件主界面（如圖4-4）所示：圖4-4主界面主

40、界面中有四個(gè)按鈕，單擊按鈕分別指向“原位數(shù)值指示”、“手動(dòng)工位調(diào)整”、“伺服電機(jī)設(shè)定”、“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”。1-15工作原位指示燈在原位狀態(tài)下為綠色，同時(shí)“工作原位顯示”顯示為綠色，當(dāng)有任何工作原位不在原位時(shí)顯示為紅色，“工作原位顯示”顯示為紅色。如在初始狀態(tài)下各工位不在原位狀態(tài)，則單擊“原位數(shù)值指示”按鈕，查看不在原位的工作元器件。4.3.2 原位數(shù)值指示單擊“原位數(shù)值指示”進(jìn)入原位數(shù)值指示畫面，（如圖4-5）所示：畫面把線體分為15個(gè)工位，如果工位不在原位，則工位前方黃色警示牌會(huì)不停閃爍，這時(shí)候應(yīng)查看現(xiàn)場(chǎng)各工位器件是否正常到位，按下電柜面板上的回原點(diǎn)按鈕或手動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行原位設(shè)設(shè)置。圖4-5

41、 原位數(shù)值指示畫面4.3.3 手動(dòng)工位調(diào)整點(diǎn)擊“手動(dòng)工位調(diào)整”按鈕進(jìn)入手動(dòng)畫面（如圖4-6）所示，手動(dòng)工位調(diào)整畫面也把線體歸類為15個(gè)工位。這里的15個(gè)工位便是整個(gè)鈑金線的沖切部分，本次設(shè)計(jì)選取前面四個(gè)工位作為設(shè)計(jì)課題。這里面不僅涉及到按鈕的開關(guān)，顯示等等功能，還有輸入輸出的管理，觸摸屏參數(shù)等等輸入用到數(shù)字鍵盤。單擊“QHB-2 沖鉸鏈孔前板料定位工位”按鈕進(jìn)入QHB-2 沖鉸鏈孔前板料定位工位手動(dòng)調(diào)整畫面。圖4-6 手動(dòng)畫面畫面中紅色按鈕為手動(dòng)調(diào)整的按鈕，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕，工位在運(yùn)行是，則顯示為綠色，再次按下則停止變?yōu)榧t色，下面的輸入輸出域則是數(shù)字輸入，點(diǎn)擊輸入輸出域，則自動(dòng)跳出數(shù)字鍵盤，按回車確

42、定。4.3.4 伺服電機(jī)設(shè)定在圖5-7中點(diǎn)擊“返回手動(dòng)工位”，在手動(dòng)工位調(diào)整畫面中點(diǎn)擊“返回主界面”回到主界面，然后點(diǎn)擊“伺服電機(jī)設(shè)定”進(jìn)入伺服電機(jī)設(shè)定界面。伺服電機(jī)設(shè)定是生產(chǎn)線的整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)，總共分為14個(gè)伺服電機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)工位都包括有當(dāng)前電機(jī)所在位置，使能顯示，電機(jī)運(yùn)行速度，工位報(bào)警等等的設(shè)定。舉例：單擊“2-伺服后推裝置”按鈕進(jìn)入電機(jī)控制畫面（如圖4-7）。圖4-7單擊數(shù)值輸入框“輸出起始地址分度值”，單擊“總使能”按鈕變?yōu)榫G色，同時(shí)按下MDI使能，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳反轉(zhuǎn)以及尋零。尋零完成后“尋零完成”指示燈為綠色。尋零完成按“返回”按鈕返回“伺服電機(jī)設(shè)定”畫面，其他工位伺服電機(jī)操

43、作方法同理。4.3.5 產(chǎn)品的設(shè)置在主界面點(diǎn)擊“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”按鈕進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)畫面（如圖4-8），在這個(gè)界面里有產(chǎn)品生產(chǎn)和型號(hào)參數(shù)輸入輸出的所有需求。如果系統(tǒng)第一次使用或者需要設(shè)置新產(chǎn)品參數(shù)，操作步驟如下：（1） 如第一次使用，或者溫控器和鉸鏈孔現(xiàn)場(chǎng)沖座模具更換，需為溫控器和鉸鏈孔沖座模具重新定義，單擊“溫控器模具定義”按鈕，進(jìn)入定義畫面（如圖5-9），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)沖座所對(duì)應(yīng)的模具進(jìn)行定義，如一號(hào)沖座安裝“白雪溫控器1”，可單擊“一號(hào)溫控器沖座模具”數(shù)值輸入框，輸入1，同理如二號(hào)沖座安裝“阪神溫控器”，可單擊“二號(hào)溫控器沖座模具”數(shù)值輸入框，輸入3，完成后返回設(shè)定畫面。鉸鏈孔模具定義與之相

44、同。圖4-8產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)畫面圖4-9 溫控模具定義畫面（2）原始參數(shù)設(shè)定單擊“原始參數(shù)設(shè)定”按鈕彈出對(duì)話框，輸入用戶名“admin”，密碼“0000”，再點(diǎn)擊確定，然后再次單擊“原始參數(shù)設(shè)定”按鈕，進(jìn)入設(shè)定畫面（如圖4-10）。圖4-10 原始參數(shù)設(shè)定畫面（3）新型號(hào)設(shè)定需要設(shè)置新的型號(hào)的話在“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”畫面中點(diǎn)擊“新型號(hào)設(shè)定”按鈕，進(jìn)入新型號(hào)設(shè)置畫面（如圖5-11）。圖4-11 新型號(hào)畫面第一步：單擊“型號(hào)代碼”數(shù)值輸入框，輸入所要存儲(chǔ)版型的型號(hào)，舉例：通道值設(shè)定為“1”，(注：通道號(hào)碼不能為0，如需要更改也可覆蓋原有通道)，按回車確定。單擊“型號(hào)代碼”數(shù)值輸入框，設(shè)置型號(hào)代碼“DB

45、/XXXXX”按回車確定。第二步：單擊“前板設(shè)定”按鈕，進(jìn)入前板設(shè)定畫面（如圖4-12）。依次點(diǎn)擊進(jìn)入各個(gè)控件工位設(shè)置畫面。例如：單擊進(jìn)入“溫控器設(shè)定畫面”，單擊數(shù)值輸入框，跳出數(shù)字鍵盤，設(shè)置相應(yīng)的尺寸（各尺寸值不為零），然后按照?qǐng)D紙選擇溫控器的選型，沒有溫控器則點(diǎn)擊“無溫控器”下面的空白畫面。按回車鍵確定退出，點(diǎn)擊“返回設(shè)置畫面”按鈕返回前板設(shè)定畫面。其他畫面設(shè)定方法一樣。第三步：依照前板設(shè)定，對(duì)后板進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定完成后返回“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”畫面，至此新型號(hào)設(shè)定完成，且存儲(chǔ)完畢。圖4-12 前板設(shè)定畫面4.3.6 產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)所有設(shè)置都已完成后，便可以在“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”畫面中進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)

46、。下面將演示如何開始生產(chǎn)產(chǎn)品：第一步：在主界面畫面下（如圖4-5），單擊電箱面板回原點(diǎn)按鈕，待1-15工作原位指示燈由紅色變?yōu)榫G色，無法自動(dòng)回到原工位的請(qǐng)手動(dòng)調(diào)整，直到所有工作原位指示燈都變?yōu)榫G色。第二步：單擊“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”按鈕進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)畫面（如圖4-10），當(dāng)前畫面中會(huì)顯示當(dāng)前生產(chǎn)線所選定的產(chǎn)品型號(hào)，顯示在圖形視圖中，如果需要選擇新的型號(hào)，需要先點(diǎn)擊“換型號(hào)伺服使能開啟”按鈕，當(dāng)按鈕變?yōu)榫G色時(shí)，說明可以進(jìn)行型號(hào)的更換（當(dāng)型號(hào)更換完畢后，按鈕會(huì)重新變?yōu)榧t色，紅色按鈕下，換型號(hào)功能無法使用）。接著點(diǎn)擊“型號(hào)選擇”按鈕，進(jìn)入型號(hào)選擇畫面（如圖4-13）。根據(jù)圖紙，輸入通道號(hào)，單擊“確定

47、通道號(hào)”確認(rèn)通道號(hào)，然后輸入相對(duì)應(yīng)的型號(hào)代碼，回車鍵確定。圖4-13新型號(hào)選擇畫面第三步：在“產(chǎn)品設(shè)置與生產(chǎn)”畫面下單擊電箱操作面板啟動(dòng)按鈕，（如第一次開機(jī)需同時(shí)按下油泵啟動(dòng)按鈕）同時(shí)單擊“生產(chǎn)件數(shù)”數(shù)值輸入框，輸入所要生產(chǎn)的產(chǎn)品件數(shù)，點(diǎn)擊“權(quán)限集中”按鈕，使按鈕從綠色變?yōu)榧t色，同時(shí)線體開始運(yùn)行，1工位開始吸鈑上料。以上為整個(gè)觸摸屏參數(shù)輸入輸出的程序開發(fā)，全部畫面是針對(duì)生產(chǎn)商和用戶雙方考慮而做的設(shè)計(jì)，在保證畫面整潔美觀等基礎(chǔ)上，在流程操作上，在自己設(shè)計(jì)的三套方案中選出的最滿意的操作流程方案。5. 系統(tǒng)的通訊和調(diào)試5.1 通訊方式的選擇在設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中，我們需要選擇HMI與PLC的通訊連接方式

48、，在HMI中通訊方式有兩種MPI(多點(diǎn)連接)和TCP/IP(以太網(wǎng))。5.1.1 多點(diǎn)連接MPIMPI又名多點(diǎn)連接，它是西門子公司對(duì)于PLC相互間通訊保密而開發(fā)出來被廣泛運(yùn)用的通訊協(xié)議，這是一個(gè)基于消息傳遞標(biāo)準(zhǔn)化而開發(fā)出來的通訊協(xié)議，MPI的起草與開發(fā)表明了通訊標(biāo)準(zhǔn)化的必要性和基本性。MPI作為一種簡單而經(jīng)濟(jì)的通訊方式，MPI常被用在對(duì)于通信速率要求不高或者通訊數(shù)據(jù)量要求不大的通訊。簡單的說，MPI建立的目的是為編寫消息傳遞程序而開發(fā)的廣范使用的標(biāo)準(zhǔn)。MPI為消息傳遞建立一個(gè)實(shí)際的、可移植的、有效的和靈活的標(biāo)準(zhǔn)。全部目標(biāo)如下：（1） 設(shè)計(jì)一個(gè)適用于應(yīng)用編程的接口。（2） 允許計(jì)算和通信的有效重

49、疊。（3） 對(duì)于C 語言和 Fortran 77方便接口聯(lián)接。（4） 設(shè)定一個(gè)可靠的通信接口：當(dāng)通信出現(xiàn)失敗時(shí)，這些失敗都會(huì)由基本的通信子系統(tǒng)處理。（5） 提供更大靈活性的擴(kuò)展。（6） 定義一個(gè)接口，它的語義是獨(dú)立于語言之外的，在基本的通信和系統(tǒng)軟件無重大改變時(shí)，它能在在許多生產(chǎn)商的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)通訊。MPI通訊網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)：32個(gè)；速率范圍：19.2Kkps12Mbps；最大通信距離：50m，通信的長度可以通過中繼器來進(jìn)行擴(kuò)展。5.1.2 以太網(wǎng)TCP/IPTCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）協(xié)議為傳輸控制協(xié)議/

50、因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。它是Internet中最基本的協(xié)議和國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它是由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議一起組成的。然而TCP/IP協(xié)議卻并非是TCP和IP兩個(gè)協(xié)議的合稱，而是因特網(wǎng)整個(gè)TCP/IP協(xié)議族的總體稱呼。TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是開放的，這使得協(xié)議在使用中獲得了廣泛的支持，因?yàn)閰f(xié)議不依賴于任何特定的計(jì)算機(jī)硬件或操作系統(tǒng)，在不考慮Internet時(shí)，TCP/IP協(xié)議也能得到應(yīng)用，這也讓TCP/IP協(xié)議成為一種聯(lián)合各種硬件和軟件的實(shí)用系統(tǒng)。TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)地址具有統(tǒng)一的分配方案，所以TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的地址都是惟一的，依賴于這樣的標(biāo)準(zhǔn)化高層協(xié)議，在許多

51、通訊中，協(xié)議都可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。然而TCP/IP協(xié)議同時(shí)也存在著缺點(diǎn)，一個(gè)優(yōu)秀的軟件工程對(duì)于功能和實(shí)現(xiàn)方法是區(qū)分開的，而CP/IP協(xié)議卻恰恰沒能很好的處理服務(wù)、接口和協(xié)議的區(qū)別，這使得CP/IP參考模型對(duì)于使用新技術(shù)的指導(dǎo)意義嚴(yán)重不足，同時(shí)這也表明了CP/IP參考模型不適合其他非CP/IP協(xié)議族。另外CP/IP協(xié)議也沒有有效的劃分物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別，這使得協(xié)議的使用造成了很大的困擾。5.1.3 選用MPI的原因本次課題使用的通訊方式為MPI協(xié)議?？紤]的原因有以下幾點(diǎn)：（1）MPI協(xié)議能滿足本課題的需求及應(yīng)用。（2）MPI廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。（3）作為針對(duì)PLC而開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)

52、議，在西門子產(chǎn)品直接通訊有很大的便捷。只需要選擇通訊的方式，端口等協(xié)議在軟件內(nèi)部已經(jīng)定義好，可以直接使用。5.2 MPI的通訊連接PLC-300 Step 7程序及HMI通訊連接分為通訊MPI的連接和變量的連接。通訊方式選擇MPI連接PLC 300和HMI，為使雙方更好的通訊，需要把雙方集成在一起，集成模式下相對(duì)于獨(dú)立模式更加方便建立變量的連接，只需要通過選擇菜單確定通訊伙伴的地址來定義站，通訊地址就會(huì)被自動(dòng)輸入。首先需要獨(dú)立打開Wincc flexible軟件（在準(zhǔn)備集成時(shí)，不能打開被集成的對(duì)象Step7）選擇需要集成的項(xiàng)目（如圖5-1）圖5-1 集成畫面選擇“在Step 7 中集成”然后根

53、據(jù)跳出來的對(duì)話框選擇需要集成的Step 7 程序，本課題選擇的是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目。圖5-2 通訊畫面選擇完畢后，Wincc flexible會(huì)有一個(gè)執(zhí)行集成的步驟，集成完成后，打開Step 7可以看到在項(xiàng)目列表下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)觸摸屏的圖標(biāo)，打開后可以看到Wincc flexible中的畫面和變量等等。集成完成后，需要選擇通訊連接方式，在Wincc flexible中選擇“通訊連接”（如圖6-2），建立PLC連接，選擇通訊驅(qū)動(dòng)程序SIMATIC 300/400，接著選擇工作站，選擇完畢后會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生后面的節(jié)點(diǎn)等等在Step 7 中選擇“選項(xiàng)設(shè)置PG/PC接口”打開設(shè)置PG/PC接口,然后接著選擇“PC

54、 Adapter(MPI)”通訊連接方式（仿真的時(shí)候選擇PC PLCSIM（MPI）。當(dāng)集成完畢連接方式都正確后，就需要給雙方定義對(duì)應(yīng)的變量，這個(gè)和大多數(shù)的上位機(jī)下位機(jī)通訊連接一樣，當(dāng)變量建立的地址（如圖6-3）正確便可以正常仿真或者運(yùn)行。圖5-3 變量定義畫面5.3 系統(tǒng)的調(diào)試需要說明的是，本次課題的主要目的是根據(jù)自動(dòng)鈑金線的自動(dòng)沖切技術(shù)設(shè)計(jì)出符合整個(gè)工藝流程的觸摸屏設(shè)計(jì)，所以在調(diào)試的時(shí)候側(cè)重于觸摸屏界面參數(shù)的輸入輸出和工藝調(diào)試。整個(gè)鈑金線的生產(chǎn)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，一個(gè)是生產(chǎn)線上的伺服電機(jī)，工作原位和原位數(shù)值等的設(shè)定。另一個(gè)便是預(yù)生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)定，主要是對(duì)產(chǎn)品型號(hào)，參數(shù)以及原始參數(shù)等的設(shè)定。在以

55、上通訊都已完成的情況下，我們需要對(duì)軟件進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，來確定開發(fā)的軟件是否符合工業(yè)生產(chǎn)的需要，在這里的測(cè)試包括軟件的通訊連接，程序的運(yùn)行和觸摸屏界面的參數(shù)輸入輸出，首先我們要通過觸摸屏進(jìn)行生產(chǎn)線各工位、伺服等等的調(diào)整，因?yàn)闆]有實(shí)際的生產(chǎn)線，我們無法進(jìn)行實(shí)際的操作，所以在這里，我們的調(diào)試用SIM仿真代替實(shí)際演示，同時(shí)因?yàn)槌绦虻娜笔?，我們也?huì)用到Wincc flexible中的Wincc flexible運(yùn)行模擬器（如圖5-4）進(jìn)行變量的模擬。圖5-4 Wincc flexible運(yùn)行模擬器5.3.1 生產(chǎn)線的設(shè)置生產(chǎn)的設(shè)置在前面的上位機(jī)Wincc flexible人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)中有提到的設(shè)計(jì)方法

56、和思路，在這里我們需要進(jìn)行通訊調(diào)試進(jìn)行驗(yàn)證。首先我們需要對(duì)可以軟件進(jìn)行測(cè)試的部分進(jìn)行工位調(diào)整，在主畫面中我們需要關(guān)注的是當(dāng)前十五個(gè)工作原位指示燈，閃現(xiàn)紅色時(shí)，我們就需要點(diǎn)擊“原位數(shù)值指示”按鈕，找到相應(yīng)的不在原位的工位，或者是找到報(bào)警的工位，然后手動(dòng)或者自動(dòng)進(jìn)行工位調(diào)整。圖5-5 主界面畫面在“原位數(shù)值指示畫面”中可以看到相對(duì)應(yīng)的十五個(gè)工位分區(qū)，在畫面中找到相應(yīng)的出現(xiàn)黃色警示的圖標(biāo)，所在工位就是需要進(jìn)行調(diào)整的工作，有的可以根據(jù)程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，而有的出現(xiàn)故障的情況下，我們就需要在生產(chǎn)線上進(jìn)行手動(dòng)的調(diào)整。在沖切段過程中，需要對(duì)沖切工位進(jìn)行設(shè)置調(diào)整，點(diǎn)擊進(jìn)入“QHB-2沖鉸鏈孔前板料定位工位”畫面

57、（如圖6-6），我們可以看到，當(dāng)我們點(diǎn)擊“2-后推組件下降氣缸”按鈕可以看到按鈕從紅色變?yōu)榫G色，這時(shí)候后推組件會(huì)自動(dòng)下降，當(dāng)工位下降到合適位置時(shí)，再次按下“2-后推組件下降氣缸”時(shí)，按鈕會(huì)由綠色變?yōu)榧t色，工位調(diào)整好后就可以退出此工位界面。依照上述方法，可以對(duì)其他十四個(gè)工位進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定完成后，返回主畫面，然后進(jìn)入“伺服電機(jī)設(shè)定”畫面，依照前面設(shè)計(jì)時(shí)介紹的，對(duì)十四個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行設(shè)定，需要說明的是，伺服電機(jī)設(shè)定在正常情況下，不需要人為進(jìn)行設(shè)定，但生產(chǎn)線發(fā)生故障時(shí)，或者伺服電機(jī)發(fā)生故障需要維修時(shí)，我們需要點(diǎn)開相對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)界面，例如2-伺服后退裝置、3-夾鉗1及3-沖座伺服電機(jī)等等。圖5-6 沖鉸鏈孔前板料定