畢業(yè)論文物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、2010屆畢業(yè)生畢業(yè)論文題目:物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院系名稱：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：教師職稱： 副教授 2010 年 05 月 25 日摘 要物料輸送系統(tǒng)的工作環(huán)境通常比較惡劣，設(shè)備所處環(huán)境一般粉塵較大，空氣相對(duì)濕度高，操作分散，所以對(duì)輸送輸送控制系統(tǒng)工作的安全性、可靠性、維護(hù)簡(jiǎn)便性要求較高。以前，電器控制系統(tǒng)中大多使用分立的繼電器，接觸器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復(fù)雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難，維護(hù)量大，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，對(duì)物料輸送系統(tǒng)的輸送工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有著很重要的意義。本文討論了物料傳輸系統(tǒng)的種類，分析了選擇物料

2、傳輸系統(tǒng)時(shí)一般策略以及與物料傳輸系統(tǒng)選擇相關(guān)因素，設(shè)計(jì)了物料輸送系統(tǒng)，確定了物料傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其次，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能及應(yīng)用進(jìn)行了討論，并對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的分類及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。再其次針對(duì)物料監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)的功能，對(duì)軟件平臺(tái)的選擇及系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行討論，確定了具體設(shè)計(jì)方案，并就如何開(kāi)發(fā)物料管理上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后，對(duì)物料傳輸系統(tǒng)監(jiān)控管理下位機(jī)進(jìn)行了分析討論，就小車定位控制原理、控制過(guò)程及過(guò)程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。最后從系統(tǒng)集成的角度對(duì)串行通訊方式、PLC與上位機(jī)的連接等方

3、面進(jìn)行了介紹，并應(yīng)用到物料傳輸系統(tǒng)監(jiān)控管理中。通過(guò)系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)能夠正確地對(duì)物料輸送線進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：物料運(yùn)輸；監(jiān)控；組態(tài)王；PLCTitleA MonitoringSystem Design for Material Transfer Line ABSTRACTPacking materials delivery systems "work environment, usually a bad environment in general, air relative humidity dust, and so the operat

4、ion of the control system of work safety, reliability and relatively higher requirement for maintenance portability. Once upon a time, the electric control system of division of the use of the relay, contact, electrical components as a control elements, the control system, difficult and complex oper

5、ation and installation of the heavy workload, modify, control strategies and maintain a very difficult and serious impact on the normal production. Therefore, the material transfer system for real-time monitoring process of course, has a very important.The paper discusses the kinds of the system and

6、 analyses the common strategies when choosing the system as well as the factors which are related to the choice of the system in this section. The design and the structure of the system are given.Secondly; the function and application of the computer detection-controlling management system are discu

7、ssed. In the section, we will give a particular analysis of the features and the classification of the computer detecting-controlling management system,which will provide theory foundation for the further improvement of the system.Then，the function of upper engine and choice of software flat as well

8、 as configuration of the system are discussed.In the section,we will confirm a particular scheme for the detecting-controlling management system.Which will put a focus on how to develop upper engine detecting-controlling system.At the last,The detecting-controlling management lower engine system is

9、analyzed and discussed.In the section,the detailed discussion is carried on in control principles and process along with whose realization of the dolly location. At the end of the section, the modes of the serial communication and the connection between the PLC and upper engine etc will be introduce

10、d from the point of system integration，and that will be applied to the detecting-controlling management of the material transportation system.Through system design and debugging of hardware and software, Monitoringsystem design for material transfer LineCan right to materialtransfer lines carry out

11、monitoring, and it can achieve the desired design requirements.Keywords：Material; Transportation;Monitor; King-View; PLC目次摘要IABSTRACTII1 引言11.1 物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)研究的目的和意義11.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及分析21.3 本章小結(jié)42 物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理52.1 物料輸送系統(tǒng)的種類5物料輸送系統(tǒng)的工藝流程62.3 物料傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控管理總體方案72.4 物料輸送控制程序的設(shè)計(jì)思想82.5 本章小結(jié)103 計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)113.1 計(jì)算

12、機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)113.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)133.3 監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能163.4 本章小結(jié)174 物料輸送系統(tǒng)監(jiān)控管理上位機(jī)的設(shè)計(jì)184.1 物料監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)的功能184.2 設(shè)計(jì)方案的確定18物料監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用戶界面的開(kāi)發(fā)224.4 本章小結(jié)265 下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)275.1 小車控制系統(tǒng)的功能275.2 可編程控制器的選擇275.3 小車定位控制過(guò)程305.4 本章小結(jié)336 系統(tǒng)的集成346.1 物料傳輸系統(tǒng)監(jiān)控管理上位機(jī)與下位機(jī)的連接346.2 S7-300與上位機(jī)的連接356.3 本章小結(jié)36結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)391 引言1.1 物料輸送線監(jiān)控

13、系統(tǒng)研究的目的和意義從上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們的生產(chǎn)行為、生活方式都發(fā)生了重大的變化，作為生活生產(chǎn)中非常重要的一項(xiàng)技術(shù)即監(jiān)控技術(shù)的重要性正在逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和重視。監(jiān)控系統(tǒng)的演變，是一個(gè)從集中監(jiān)控向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展歷史。早期的監(jiān)控系統(tǒng)，采用大型儀表集中對(duì)各個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并通過(guò)操作盤(pán)來(lái)進(jìn)行集中式操作。而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象（生產(chǎn)過(guò)程）共同構(gòu)成的整體。在該系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、監(jiān)督和控制功能。在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)和管理中，大量的物理量、環(huán)境參數(shù)、工藝數(shù)據(jù)、特性參數(shù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)督管理和自

14、動(dòng)控制。由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制要求的高環(huán)境適應(yīng)性、高實(shí)時(shí)性、和高可靠性等特點(diǎn)，自動(dòng)控制與檢測(cè)技術(shù)一直沿著自己的道路發(fā)展，測(cè)控領(lǐng)域所使用的通信技術(shù)都自成體系，許多通信協(xié)議不開(kāi)放，而且大多數(shù)系統(tǒng)都是面向單臺(tái)，或單一類型的設(shè)備。隨著生產(chǎn)力的進(jìn)步，設(shè)備的分布越來(lái)越離散。單一的，各自獨(dú)立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已不能適應(yīng)工業(yè)化的需求，于是便產(chǎn)生了分布式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，使系統(tǒng)資源分配趨于合理。但是由于目前運(yùn)行的絕大多數(shù)分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還只是在局域網(wǎng)上，通常的測(cè)控僅局限于同一地點(diǎn)，所以具有一定的地域局限性。Internet能實(shí)現(xiàn)資源的共享，從而使人們有能力解決以前在極有限的資源下很難解決的問(wèn)題，為遠(yuǎn)程監(jiān)控系

15、統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的條件。遠(yuǎn)程監(jiān)控是本地計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如Internet/Intranet，對(duì)遠(yuǎn)端進(jìn)行監(jiān)視和控制，完成對(duì)分散控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備的診斷維護(hù)等功能。我們通常把能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的通信媒體、計(jì)算機(jī)軟件、硬件系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布廣泛或數(shù)據(jù)不易采集的場(chǎng)合，要能夠及時(shí)地監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行有效控制，這就是遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上的需求。1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及分析遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數(shù)據(jù)采集后直接送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控與一般的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控沒(méi)有多大的區(qū)別，只是數(shù)據(jù)傳輸距離比現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

16、要遠(yuǎn)，其它部分則和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)相同；另一種是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控并存。一般是采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將分布于各個(gè)設(shè)備的傳感器、監(jiān)控設(shè)備等連接起來(lái)，這樣就從分立單元階段進(jìn)入了集成單元階段，然后各個(gè)管理站點(diǎn)的服務(wù)再用局域網(wǎng)連接起來(lái)，這樣就形成了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）。由于建立了基本的網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)備監(jiān)測(cè)、維護(hù)技術(shù)進(jìn)入了集成系統(tǒng)階段，在一個(gè)單位的內(nèi)部基本上實(shí)現(xiàn)了資源和信息共享。遠(yuǎn)程控制所實(shí)現(xiàn)的功能如下：采集與處理功能：主要是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各種模擬或數(shù)字量進(jìn)行檢測(cè)、采樣和必要的預(yù)處理，并且以一定的形式輸出，如打印報(bào)表、顯示屏和電視等，為生產(chǎn)人員提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)，幫助他們進(jìn)行分析，以便了解生產(chǎn)情況；監(jiān)督

17、功能：將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、還有生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)出的指令和輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納、整理、計(jì)算等二次加工，并分別作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)；管理功能：利用己有的有效數(shù)據(jù)、圖像、報(bào)表等對(duì)工況進(jìn)行分析、故障診斷、險(xiǎn)情預(yù)測(cè)，并以聲光電的形式對(duì)故障和突發(fā)事件報(bào)警；控制功能：在檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息加工，根據(jù)事先決定的控制策略形成控制輸出，直接作用于生產(chǎn)過(guò)程。基于B/S和C/S的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)作為通信平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，以HTTP技術(shù)為基礎(chǔ)，具有簡(jiǎn)單、高效等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)的一種最普遍應(yīng)用的信息交互平臺(tái)。利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、Socket技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及面向?qū)ο蟮溶浖夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的系

18、統(tǒng)管理、用戶管理、設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示及報(bào)警等模塊，其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了現(xiàn)有的局域網(wǎng)資源和廣域網(wǎng)資源，以最高的性能價(jià)格比，以信息的實(shí)時(shí)獲取和實(shí)時(shí)控制為中心，實(shí)現(xiàn)信息、資源及任務(wù)的綜合共享和全局一體化的管理。例如：監(jiān)控系統(tǒng)將設(shè)備運(yùn)行情況提供給服務(wù)器，并由服務(wù)器發(fā)送到各個(gè)節(jié)點(diǎn)客戶機(jī)，工作人員在客戶機(jī)端（一般為遠(yuǎn)端）便可了解整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及運(yùn)行情況。簡(jiǎn)單地講，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)就是充分利用現(xiàn)代技術(shù)解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理以及進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的問(wèn)題。正是它的這些優(yōu)點(diǎn)使得它得以飛速發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控將更多地應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理中，專業(yè)技術(shù)人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)管理和維護(hù)生產(chǎn)過(guò)程，優(yōu)化生產(chǎn)

19、工藝，提高設(shè)備的可用率，最終降低生產(chǎn)成本，提高效益。 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)所具備的優(yōu)點(diǎn)借助于遠(yuǎn)程監(jiān)控可以將企業(yè)內(nèi)部的信息網(wǎng)（Intranet）與控制網(wǎng)有效地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)情況的隨時(shí)掌握，把生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀況同企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理策略緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的綜合自動(dòng)化，可以建立網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和網(wǎng)上知識(shí)資源庫(kù)。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和快速集中，獲得現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，為遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員無(wú)須親臨現(xiàn)場(chǎng)或惡劣的環(huán)境就可以監(jiān)視并控制生產(chǎn)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及各種參數(shù)，使受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的人員“虛擬”地出現(xiàn)在許多監(jiān)控地點(diǎn)，方便地利用本地豐富的軟硬件資源對(duì)遠(yuǎn)程

20、對(duì)象進(jìn)行高級(jí)過(guò)程控制，以維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)，從而減少值守工作人員，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端的無(wú)人或少人值守，達(dá)到減員增效的目的。目前，越來(lái)越多的企業(yè)呈跨地域式的發(fā)展趨勢(shì)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高企業(yè)產(chǎn)品的科技含量，以及增強(qiáng)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力等方面都具有十分重要的意義。 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)所存在的技術(shù)問(wèn)題隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和監(jiān)控范圍的擴(kuò)大，監(jiān)控系統(tǒng)由過(guò)去的單機(jī)監(jiān)控過(guò)渡到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，但目前還存在著一些問(wèn)題。首先，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不足的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)中最為關(guān)鍵的技術(shù)，然而，目前網(wǎng)絡(luò)通信一般簡(jiǎn)單采用Socket技術(shù)，甚至FTP或E-Mail等，這些技術(shù)無(wú)論

21、在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、編程的靈活性還是安全性方面都有很大的欠缺，特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，會(huì)大大增加編程的復(fù)雜度，不能滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的需求；其次，網(wǎng)絡(luò)通信中多種結(jié)構(gòu)并存的問(wèn)題。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多比較復(fù)雜，分布距離遠(yuǎn)，而且還存在著不同局域網(wǎng)，不同平臺(tái)，甚至在同一局域網(wǎng)中的操作平臺(tái)以及編程語(yǔ)言也可能有不同的問(wèn)題，這就要求集成網(wǎng)絡(luò)中的不同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)相互之間的通信，而這些問(wèn)題采用傳統(tǒng)方法是難以解決的。1.3 本章小結(jié)本章主要闡述了物料輸送線監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義，從對(duì)國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀，指出了目前監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題，確立了本文的研究路線和主要的研究?jī)?nèi)容。2 物料輸送線監(jiān)

22、控系統(tǒng)的工作原理2.1 物料輸送系統(tǒng)的種類物料系統(tǒng)的形式和種類比較多，歸納起來(lái)有以下幾種：自動(dòng)小車，又為自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）和有軌道引車(RGV)、輸送帶系統(tǒng)、機(jī)器人傳輸裝置。這三種物料輸送裝置是當(dāng)今世界上常用的物料輸送裝置，在選擇物料輸送系統(tǒng)時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)特別重要的因素，如：物料輸送的距離、速度、頻率、所加物料的體積和重量、物料裝置的定位精度、所需加工零件的種類和數(shù)量、總體布局型式。 物料傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇（1）如果物料傳輸?shù)木嚯x相當(dāng)長(zhǎng)，并且傳送的工件的體積也比較大，兩次裝載工件的時(shí)間間隔較大，那么選擇自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）比較恰當(dāng)，特別是在系統(tǒng)中有很多裝卸站或傳輸路徑幾乎是隨機(jī)的情況下

23、。（2）如果物料傳輸?shù)木嚯x相當(dāng)長(zhǎng)，并且傳送的工件的體積也比較大，兩次裝載工件的時(shí)間間隔卻比較小，那么最好進(jìn)行分批加工，可以通過(guò)托盤(pán)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣能減少運(yùn)輸?shù)拇螖?shù)，同理，也可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的托盤(pán)作為一批來(lái)運(yùn)輸。（3）如果物料傳輸?shù)念l率較高，距離又不是太長(zhǎng)，傳送的線路也比較固定，那么可以選擇傳輸帶裝置，同樣可以用托盤(pán)實(shí)現(xiàn)批量運(yùn)輸。（4）如果工件的加工時(shí)間比較短，上下料站的距離也比較短，那么就選擇智能機(jī)器人。（5）如果零件的集合尺寸較大，加工工作站可以作直線布置，傳遞時(shí)間比較短那么選擇有軌道引車（RGV）。根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，本設(shè)計(jì)選擇的物料傳輸系統(tǒng)由裝卸工作站、導(dǎo)軌系統(tǒng)、托盤(pán)庫(kù)、物料小車及物料

24、管理系統(tǒng)組成。其中裝卸站用于進(jìn)行毛坯工件的安裝、進(jìn)入柔性制造系統(tǒng)以及加工完畢的工件卸下和送出柔性制造系統(tǒng)。裝卸站具有發(fā)訊裝置，能發(fā)出空、忙信號(hào)。托盤(pán)庫(kù)用以暫時(shí)存放在托盤(pán)上工作?？紤]到兩臺(tái)加工中心及平均加工時(shí)間，所以設(shè)置6個(gè)托盤(pán)架，組成托盤(pán)庫(kù)。每個(gè)托架上均有發(fā)訊裝置，能發(fā)出空、忙信號(hào)。物料小車用以在托盤(pán)庫(kù)、加工中心、裝卸站之間傳送工作，為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于以后的擴(kuò)展，采用有軌物料運(yùn)輸車，其上有自動(dòng)交換托盤(pán)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)與托盤(pán)庫(kù)、加工中心、裝卸站交換托盤(pán)。小車自身應(yīng)裝有控制器、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)小車。另外，小車控制器應(yīng)能具有故障自診斷能力，實(shí)現(xiàn)故障診斷和報(bào)警。導(dǎo)軌起著承重和導(dǎo)向的作用。概括起來(lái)，整

25、個(gè)物料輸送系統(tǒng)具有以下功能：（1）實(shí)現(xiàn)托盤(pán)庫(kù)、裝卸站和加工中心三者之間工件的自動(dòng)存貯、運(yùn)送和交換。同事負(fù)責(zé)進(jìn)行托盤(pán)、裝卸站等各工位自動(dòng)調(diào)節(jié)和調(diào)度。（2）物料系統(tǒng)的人機(jī)交互，物料傳輸和交換的半自動(dòng)和手動(dòng)控制。（3）實(shí)現(xiàn)物料系統(tǒng)的故障診斷與處理。物料輸送系統(tǒng)的工藝流程 物料輸送控制系統(tǒng)分為散庫(kù)和包裝庫(kù)兩組。散庫(kù)主要存儲(chǔ)不需要包裝的散料，包裝庫(kù)進(jìn)行成品包裝。主要包括：1#8#線、A線（9#、15#、16#）、B線（10#、19#、20#）、C線（11#、17#）、D線（12#、18#）、E線（13#、21#）、F線（14#、22#）。各線工藝流程如圖1所示。在該工藝流程中，除了要考慮各皮帶

26、內(nèi)部按順序啟動(dòng)停止以及皮帶的打滑、跑偏等問(wèn)題外，還必須考慮相關(guān)配套設(shè)備。系統(tǒng)主要包括數(shù)字量輸入67路，模擬量輸入16路，數(shù)字量輸出52路；需要控制的過(guò)程有各皮帶的啟動(dòng)、停車和安全運(yùn)行，各料槽的選擇和設(shè)備故障時(shí)的處理。工藝流程圖如圖所示。圖2.1 工藝流程圖2.3 物料傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控管理總體方案2 物料監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能要求要對(duì)物料輸送系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，掌握托盤(pán)庫(kù)、裝卸站和加工中心三者之間工件的自動(dòng)存貯、運(yùn)送和交換過(guò)程，并進(jìn)行托盤(pán)、裝卸站等各工位自動(dòng)調(diào)節(jié)和調(diào)度，必須對(duì)物料傳輸系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。物料監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能有：(1)物料系統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)仿真，即實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(2)操作

27、工的提示信息，顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提示操作人員鍵人信息。(3)實(shí)時(shí)故障診斷處理，顯示故障碼，等待操作人員的處理。 物料傳輸系統(tǒng)監(jiān)控管理總體方案根據(jù)物料監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)物料系統(tǒng)采用二級(jí)計(jì)算機(jī)控制，由PC與PLC構(gòu)成的二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)物料系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，物料管理機(jī)作為本系統(tǒng)的上位機(jī)，主要完成本系統(tǒng)內(nèi)部的管理、調(diào)度和監(jiān)控。物料管理機(jī)運(yùn)行的是基于組態(tài)王開(kāi)發(fā)的組態(tài)控制軟件。該軟件充分利用Windows的圖形和編輯功能，構(gòu)成柔性系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面，以動(dòng)畫(huà)方式顯示線內(nèi)被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)可對(duì)柔性加工過(guò)程中變量狀態(tài)進(jìn)行記錄。小車控制器作為本系統(tǒng)的下位機(jī)，接收物料管理機(jī)的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的實(shí)時(shí)控制，

28、使小車具有自動(dòng)、手動(dòng)、回零和示教四種工作模式，并具有故障自診斷及報(bào)警功能。物料管理機(jī)在系統(tǒng)中要具備友好的人一機(jī)界面，有管理物料系統(tǒng)數(shù)據(jù)的能力。2.4 物料輸送控制程序的設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)控制方式 物料輸送控制系統(tǒng)的控制方式分為自動(dòng)控制、單機(jī)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制三種。單機(jī)啟動(dòng)方式是指在上位機(jī)的連鎖中, 設(shè)有啟動(dòng)及停車按鈕, 在未進(jìn)入連鎖狀態(tài)時(shí)，皮帶可以獨(dú)立啟動(dòng)/停止?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)  該皮帶輸送系統(tǒng)共有二十二條皮帶，根據(jù)皮帶輸送工藝可以將其為兩大部分：1#8#線與AF線。根據(jù)包裝室和散庫(kù)控制室及現(xiàn)場(chǎng)皮帶運(yùn)行情況，得出該輸送系統(tǒng)的控制策略：（1）

29、選擇控制方式：遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制或遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式。 （2）根據(jù)包裝與否控制包裝流水線和散庫(kù)流水線運(yùn)行，并按要求順序停止。（3）根據(jù)料槽料位控制AF線啟動(dòng)、停止。本系統(tǒng)中STEP7用戶程序分為組織塊（OB）、功能塊（FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）。功能塊根據(jù)控制任務(wù)用于建立用戶程序。將整個(gè)控制過(guò)程按工藝分為模擬量信號(hào)處理、AF線起/停、38#線皮帶起停。3#-6#皮帶工作情況如圖2.2所示。圖2.2 3#-6#皮帶控制流程圖總料位計(jì)算、模擬量變換、料槽料位運(yùn)算、報(bào)警處理、16#皮帶速度處理、12#皮帶起停和分料器選擇等程序塊。針對(duì)工藝流程的具體情況，用語(yǔ)句表（LAD）形式編程。圖4給

30、出了3#6#皮帶控制流程圖。數(shù)據(jù)塊用來(lái)存放皮帶速度和料槽料位的數(shù)據(jù)?？刂圃O(shè)計(jì)思想（1） 回路啟動(dòng)順序由下游向上游（來(lái)料方向?yàn)樯嫌危?#160;按一定延時(shí)， 逐個(gè)啟動(dòng)，若回路啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)故障, 則為正常啟動(dòng)；若有故障則為異常啟動(dòng)， 程序啟動(dòng)遇到故障時(shí)，就不再繼續(xù)往下啟動(dòng)。（2） 回路停止順序由上游向下游, 它包括正常停止和事故停止。正常停止為順序停止,即正常操作時(shí)程序按一定時(shí)間延時(shí)由上游向下游逐個(gè)停止設(shè)備。事故停止是在啟動(dòng)或正常運(yùn)行過(guò)程中回路中某一設(shè)備發(fā)生故障時(shí), 上游的設(shè)備立即停止,下游設(shè)備可運(yùn)行。（3） 在邏輯

31、梯形圖中, 凡是帶有分支的聯(lián)鎖回路都有記憶功能。因?yàn)榍耙慌_(tái)設(shè)備可以根據(jù)需要啟動(dòng)下面的各個(gè)分支回路的設(shè)備, 回路梯形邏輯的記憶功能, 可保證有故障回路的設(shè)備能正確停車。（4） 上位機(jī)能顯示出整個(gè)皮帶運(yùn)行狀態(tài)。 亦能顯示單條回路運(yùn)行的設(shè)備。2.5 本章小結(jié)本章討論了物料傳輸系統(tǒng)的種類，分析了選擇物料傳輸系統(tǒng)時(shí)一般的策略以及與物料傳輸系統(tǒng)選擇相關(guān)的因素，根據(jù)實(shí)際環(huán)境，設(shè)計(jì)所選擇的物料輸送系統(tǒng)由裝卸工作站、導(dǎo)軌系統(tǒng)、托盤(pán)庫(kù)、物料小車及物料管理系統(tǒng)組成。3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）實(shí)時(shí)性計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是

32、一種實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性是它區(qū)別于普通(通用)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)，也是衡量計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。實(shí)時(shí)性有下述幾層涵義：首先，是系統(tǒng)對(duì)外界激勵(lì)(事件)及時(shí)做出響應(yīng)的能力，即系統(tǒng)能在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部事件的發(fā)生。第二，系統(tǒng)在所要求的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)的能力。第三，實(shí)時(shí)是與分時(shí)相對(duì)應(yīng)的。（2）可靠性計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性是指系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行的能力。工業(yè)生產(chǎn)在連續(xù)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也必須同步連續(xù)運(yùn)行，并對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。即使系統(tǒng)由于其他原因出現(xiàn)故障錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍能做出實(shí)時(shí)響應(yīng)并記錄完整的數(shù)據(jù)?？煽啃猿Ｓ谩捌骄鶡o(wú)故障運(yùn)行時(shí)間”，即平均的故障間隔時(shí)間MTBF(meantime betw

33、een fanners)來(lái)定量地衡量。(3)維護(hù)性可維護(hù)性是指進(jìn)行維護(hù)工作時(shí)的方便快捷程度。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的故障會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的正常操作，有時(shí)會(huì)大面積地影響生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行，甚至使整個(gè)生產(chǎn)癱瘓。因此，方便地維護(hù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在最短時(shí)間內(nèi)排除它的故障成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。（4）過(guò)程量采集及輸出監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)突出特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的1/0功能，即大量的現(xiàn)場(chǎng)信息要直接從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集并送入計(jì)算機(jī)中。（5）人機(jī)交換計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，入機(jī)交互的方式比較豐富。特別是復(fù)雜、大型、綜合、連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員要在短時(shí)間內(nèi)接受多個(gè)信息，進(jìn)行分析判斷，完成有關(guān)操作，因此要求監(jiān)控系統(tǒng)具有多種而不

34、是單一的人機(jī)交互方式。除常規(guī)的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、CRT顯示器外，通常還有觸摸屏、專用鍵盤(pán)、大屏幕顯示、語(yǔ)音等。（6）通信功能主要是指在監(jiān)控系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、相同類型或不同類型總線之間以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，往往有多種類型的多臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)在一起聯(lián)合工作，這時(shí)就需要在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)、可靠地傳遞信息。特別在分級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，通信是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。（7）信息處置和控制算法在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，信息處理和控制算法的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)試是最為核心的內(nèi)容，也是最花費(fèi)時(shí)間的工作，它占據(jù)了開(kāi)發(fā)調(diào)試的大部分工作量。信息處理和控制算法主要是軟件工作，這些

35、軟件的開(kāi)發(fā)編制除了和采用的操作系統(tǒng)、軟件開(kāi)發(fā)工具有關(guān)外，還和硬件(特別是接El部件)以及生產(chǎn)工藝要求有密切關(guān)系。正因如此，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)往往難度更大，它要求開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員具有更全面和廣泛的知識(shí)。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的分類 根據(jù)對(duì)象的不同監(jiān)控要求，系統(tǒng)所完成監(jiān)控功能和基本特點(diǎn)可分為下列四類： （1）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Computer monitor system)又稱計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(Computer data acquisition system)它的主要功能是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)和工況進(jìn)行巡回檢測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸出不直接作用于生產(chǎn)進(jìn)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不直接影響生產(chǎn)進(jìn)

36、程的進(jìn)行，它是一個(gè)開(kāi)環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。生產(chǎn)進(jìn)程的控制和調(diào)節(jié)由人工完成。(2)計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)(Computer supervisory system)以具有分析決策功能為特點(diǎn)。它在檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮計(jì)算機(jī)智能的特點(diǎn)，充分利用計(jì)算機(jī)快速計(jì)算、大容量記憶、綜合分析、邏輯判斷等功能，對(duì)預(yù)處理后的信息進(jìn)行二次加工。（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(computer control system)3L稱直接數(shù)字控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是具有自動(dòng)控制功能，即由計(jì)算機(jī)直接對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。它是在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上根據(jù)事先決定并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的一種或多種控制策略，輸出控制信息，直接作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，完成

37、自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)功能。它是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，不僅有從生產(chǎn)過(guò)程送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檢測(cè)信息通道，而且有從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)送至生產(chǎn)過(guò)程的控制信息通道。（4）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(Computer supervisory control system)綜合了上述三種系統(tǒng)的功能，由計(jì)算機(jī)完成輸入處理、信息加工、分析決策以及輸出控制調(diào)節(jié)。3.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基本要求計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于不同的應(yīng)用對(duì)象有不同的具體要求，但對(duì)大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，運(yùn)行上可靠、技術(shù)上先進(jìn)、使用上方便、應(yīng)用上靈活、時(shí)間上節(jié)省、經(jīng)濟(jì)上合理是共同的基本要求。（1）運(yùn)行上可靠性由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境一般都相對(duì)惡劣，能否適應(yīng)這

38、種環(huán)境是系統(tǒng)不可避免要面臨的考驗(yàn)，其次，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)往往負(fù)擔(dān)著重要的任務(wù)，它一旦出現(xiàn)故障，將造成整個(gè)被監(jiān)控過(guò)程的混亂，引起嚴(yán)重的后果，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失往往遠(yuǎn)非計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)本身的造價(jià)所能比擬，所以，能否確保長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中首要考慮的問(wèn)題。特別是對(duì)一些影響面大的重要應(yīng)用系統(tǒng)，如連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的控制、電力系統(tǒng)的監(jiān)控等，是不允許故障率高的系統(tǒng)存在的。（2）技術(shù)上先進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控是一個(gè)綜合性、交叉性強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、信息處理和通信、檢測(cè)技術(shù)和儀表以及生產(chǎn)過(guò)程和管理方面的知識(shí)，其技術(shù)先進(jìn)性概括來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)和工具、信息處理和控制策略這三方面。計(jì)算

39、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)原則應(yīng)當(dāng)是不盲目追求新技術(shù)，而在技術(shù)成熟的前提下盡量采用先進(jìn)的技術(shù)。一方面，先進(jìn)的技術(shù)可以獲得更好的監(jiān)控效果，從而可能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，因此在保證可靠性和經(jīng)濟(jì)上允許的前提下，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)；第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，硬件和軟件更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，采用先進(jìn)的技術(shù)意味著延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命期限；第三，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大多作為整套生產(chǎn)設(shè)備的一部分出現(xiàn)，而高技術(shù)含量往往又體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，先進(jìn)技術(shù)的采用可以極大提高整套設(shè)備的附加值，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。（3）使用上方便計(jì)算機(jī)監(jiān)控是一個(gè)綜合性、交叉性強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、信息處理和通信、檢測(cè)技術(shù)和

40、儀表以及生產(chǎn)過(guò)程和管理方面的知識(shí)，其技術(shù)先進(jìn)性概括來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)和工具、信息處理和控制策略這三方面。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)原則應(yīng)當(dāng)是不盲目追求新技術(shù)，而在技術(shù)成熟的前提下盡量采用先進(jìn)的技術(shù)。一方面，先進(jìn)的技術(shù)可以獲得更好的監(jiān)控效果，從而可能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，因此在保證可靠性和經(jīng)濟(jì)上允許的前提下，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)；第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，硬件和軟件更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，采用先進(jìn)的技術(shù)意味著延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命期限；第三，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大多作為整套生產(chǎn)設(shè)備的一部分出現(xiàn)，而高技術(shù)含量往往又體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，先進(jìn)技術(shù)的采用可以極大提高整套設(shè)備的附加值，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

41、。（4）應(yīng)用上靈活一個(gè)優(yōu)良的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)適用于不同的設(shè)備和不同的控制對(duì)象，即應(yīng)具有良好的通用性，能靈活地?cái)U(kuò)充、修改和升級(jí)。當(dāng)應(yīng)用對(duì)象不同時(shí)(例如生產(chǎn)工藝要求有改變，或系統(tǒng)應(yīng)用于另一種完全不一樣的生產(chǎn)過(guò)程)，只需在基本系統(tǒng)中作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，增減某些硬件模塊，便可滿足對(duì)象的要求。為此，在系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)、通信規(guī)約上要標(biāo)準(zhǔn)化，采用國(guó)際國(guó)內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；設(shè)計(jì)指標(biāo)要有一定余地，如輸入輸出通道數(shù)不應(yīng)用滿，軟件的設(shè)計(jì)也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。模塊要易于連接和組織，程序應(yīng)可讀性強(qiáng)，清除多余語(yǔ)句，并有適量的說(shuō)明注釋，以便于修改。（5）時(shí)間上節(jié)省設(shè)計(jì)(包括生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、投運(yùn)等環(huán)節(jié))時(shí)間應(yīng)盡量短。一方面可以以更

42、快的速度滿足用戶的要求，更快產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，這在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下尤為重要。另一方面計(jì)算機(jī)硬軟件的技術(shù)發(fā)展十分迅速，更新?lián)Q代很快，而其價(jià)格又呈下降趨勢(shì)，要保持性能價(jià)格比高的優(yōu)勢(shì)，時(shí)間是一個(gè)重要的因素。第三，盡量縮短設(shè)計(jì)周期，可以降低整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。（6）經(jīng)濟(jì)上合理這是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)權(quán)衡。而這又與具體應(yīng)用對(duì)象有密切的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的要求和當(dāng)前的市場(chǎng)情況進(jìn)行具體分析。 設(shè)計(jì)的主要步驟 開(kāi)發(fā)一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)大體包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、調(diào)試運(yùn)行。包括下述步驟。項(xiàng)目的確定或出于市場(chǎng)的需求(經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研)，或由用戶的提出，或基于有關(guān)部門(mén)的計(jì)劃。對(duì)項(xiàng)目的來(lái)源和要求基本

43、了解后，進(jìn)一步研究以明確建立該計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的目的、系統(tǒng)適應(yīng)的對(duì)象(哪一類或哪些類)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期、總的投資預(yù)算等。項(xiàng)目的確定或出于市場(chǎng)的需求(經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研)，或由用戶的提出，或基于有關(guān)部門(mén)的計(jì)劃。對(duì)項(xiàng)目的來(lái)源和要求基本了解后，進(jìn)一步研究以明確建立該計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的目的、系統(tǒng)適應(yīng)的對(duì)象(哪一類或哪些類)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期、總的投資預(yù)算等。綜合具體應(yīng)用對(duì)象，到有關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用部門(mén)詳細(xì)了解控制對(duì)象的工作過(guò)程和工藝流程、設(shè)備情況、工藝參數(shù)的范圍，明確各項(xiàng)監(jiān)測(cè)控制要求，定量地確定有關(guān)的指標(biāo)。（2）確定總體方案根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，參照過(guò)去工程的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有系統(tǒng)的資料，考慮當(dāng)前技術(shù)主流并顧及今后的發(fā)

44、展趨勢(shì)，確定系統(tǒng)中關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容。這些內(nèi)容是總體性的、原則性的。（3）制定性能規(guī)范系統(tǒng)的性能規(guī)范是從應(yīng)用該系統(tǒng)的角度，從外部對(duì)該系統(tǒng)的描述，主要包括功能描述、配置描述、環(huán)境描述三方面。（4）具體設(shè)計(jì)工作包括硬件和軟件兩大部分。在具體設(shè)計(jì)中通常需要注意：盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模塊，對(duì)于通用的計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)的總線，目前市場(chǎng)上已有豐富的標(biāo)準(zhǔn)模塊，能提供各種語(yǔ)言的驅(qū)動(dòng)程序和調(diào)試程序，使用起來(lái)十分方便。處理好硬件和軟件的關(guān)系有兩方面含義：其一，硬軟件合理分工。一般原則是，在保證性能相近的前提下用軟不用硬。只有在處理速度要求很快，非硬件莫屬，或其功能用軟件實(shí)現(xiàn)規(guī)模龐大耗時(shí)耗力的情況下，才用硬件實(shí)現(xiàn)。其二，硬軟件密切配

45、合。軟件和硬件相互間是不可截然分割的，在選購(gòu)或研制硬件時(shí)要有軟件設(shè)計(jì)的總體構(gòu)思，在具體設(shè)計(jì)軟件時(shí)要了解清楚硬件的性能和特點(diǎn)。硬軟件彼此間要留有一些余地(例如端口地址、訪問(wèn)周期等)。新設(shè)計(jì)的硬件軟件要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和仿真硬件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)部件或已用過(guò)的部件，而新設(shè)計(jì)的硬件必須經(jīng)過(guò)研制和模擬試驗(yàn)。完全采用標(biāo)準(zhǔn)的或己應(yīng)用過(guò)的軟件的情況是很少的，但軟件的開(kāi)發(fā)可以借助于己有的類似系統(tǒng)和資料進(jìn)行擴(kuò)充修改，設(shè)計(jì)好的模塊和系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)逐個(gè)地用仿真工具(例如微機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、系統(tǒng)仿真軟件等)進(jìn)行仿真、調(diào)試、修正。規(guī)范化設(shè)計(jì)有三方面含義：第一采用國(guó)際通用或國(guó)家頒稚的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能與其它系統(tǒng)或部件互聯(lián)或兼容，與國(guó)

46、際接軌。第二采用軟件工程學(xué)的思想和方法進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，可以高效地進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，獲得優(yōu)質(zhì)的軟件產(chǎn)品。第三要注意設(shè)計(jì)文件的規(guī)范化。3.3 監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能（1） 顯示功能：工藝流程、測(cè)量值、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、操作模式、報(bào)警等顯示、畫(huà)面調(diào)用等功能；（2） 報(bào)警處理和報(bào)表生成功能：紀(jì)錄報(bào)警發(fā)生時(shí)間、故障內(nèi)容等信息，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行管理，系統(tǒng)報(bào)表有時(shí)報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)等；（3）歷史趨勢(shì)功能：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的皮帶速度、料槽料位以曲線圖形顯示。每個(gè)趨勢(shì)曲線顯示的畫(huà)面主要包括畫(huà)面名稱、時(shí)間、趨勢(shì)等；（4） 畫(huà)面系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)料位參數(shù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)的切換；（5） 管理權(quán)限

47、：實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的系統(tǒng)管理權(quán)限，系統(tǒng)操作員可以選擇操作模式，查看趨勢(shì)曲線及報(bào)表等；系統(tǒng)工程師可以對(duì)監(jiān)控軟件和下位機(jī)軟件進(jìn)行修改。（6） 操作控制功能：根據(jù)界面上的按鈕可以對(duì)各條皮帶進(jìn)行操作，比如：?jiǎn)?dòng)、停止；對(duì)料位按工藝要求進(jìn)行設(shè)定并對(duì)其進(jìn)行選擇。3.4 本章小結(jié)本章對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能及應(yīng)用進(jìn)行討論，并對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的分類及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。4 物料輸送系統(tǒng)監(jiān)控管理上位機(jī)的設(shè)計(jì)4.1 物料監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)的功能物料管理系統(tǒng)的核心單元是物料管理計(jì)算機(jī)，對(duì)物料系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行管理、調(diào)

48、度與監(jiān)控。指揮小車在托盤(pán)庫(kù)、加工中心、裝卸站之間傳送工件，完成工件的裝卸、托盤(pán)的運(yùn)輸及交換作用。在物料終端對(duì)物料系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)仿真，它有利于操作人員了解系統(tǒng)的工作情況及各工位的狀態(tài)。物料系統(tǒng)的管理與調(diào)度是由物料管理計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括人-機(jī)接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通訊鏈路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、物料進(jìn)出托盤(pán)庫(kù)的調(diào)度策略等方面的內(nèi)容。物料系統(tǒng)的人-機(jī)接口通過(guò)物料管理計(jì)算機(jī)的顯示器和鍵盤(pán)組成的物料終端來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要包括：物料系統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)仿真、操作工的提示信息、實(shí)時(shí)故障診斷處理。4.2 設(shè)計(jì)方案的確定 軟件平臺(tái)的選擇分析隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、工藝過(guò)程日趨復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備和裝置的規(guī)模也不斷

49、擴(kuò)大，企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，早期傳統(tǒng)的、封閉式的、專用的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)已顯得力不從心在這種形勢(shì)下，各種新型的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生現(xiàn)在國(guó)際上流行的方式是：硬件部分采用通用硬件，軟件部分則采用開(kāi)放的組態(tài)軟件。通用硬件開(kāi)放性好，通用性強(qiáng)，產(chǎn)品的成本和價(jià)格可控制得較低，且便于維護(hù)和擴(kuò)充軟件方面，我們可以通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言像VB、VC+等來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)但從軟件開(kāi)發(fā)角度來(lái)講，自己動(dòng)手編寫(xiě)程序完成數(shù)據(jù)采集和處理，雖可提供較為靈活的手段，但對(duì)設(shè)計(jì)者在軟件、硬件方面的水平都提出了較高要求，對(duì)軟、硬件接口的標(biāo)準(zhǔn)化帶來(lái)不便，還要花費(fèi)較多的開(kāi)發(fā)時(shí)間。組態(tài)軟件是一種控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，用戶只需要根據(jù)應(yīng)用對(duì)

50、象和控制任務(wù)的要求，利用組態(tài)軟件提供的工具，通過(guò)簡(jiǎn)單形象的組態(tài)工作，就可以得到所需要的軟件功能可見(jiàn)這種“搭積木”方式的系統(tǒng)構(gòu)成方法使得工控應(yīng)用軟件的編制變得相當(dāng)輕松明了，開(kāi)發(fā)成本也隨之降低而且由于監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)是由這些可靠的“積木塊”所組成，因此可靠性和可維護(hù)性大大增強(qiáng)；另外，圖形界面和可視化的設(shè)計(jì)使組態(tài)軟件具備了良好的人機(jī)交互界面(HMI)這樣就可以使工程技術(shù)人員從繁瑣費(fèi)時(shí)的人機(jī)界面和硬件接口的編程方式中擺脫出來(lái)，而把主要精力置于控制程序模塊設(shè)計(jì)上由于組態(tài)軟件一般都內(nèi)置了許多硬件驅(qū)動(dòng)程序，使得多種硬件能在Windows操作系統(tǒng)下直接使用，參數(shù)設(shè)置也非常方便。由于控制現(xiàn)場(chǎng)的情況越來(lái)越復(fù)雜，安全性

51、和可靠性的要求也越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)界面友好、安全可靠的監(jiān)控系統(tǒng)軟件也比較困難特別是基于Windows9598和Windows NT下的監(jiān)控軟件更加困難。因此，國(guó)內(nèi)外的Dos生產(chǎn)商和軟件公司紛紛開(kāi)發(fā)出用于工業(yè)控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件以方便用戶。這些組態(tài)軟件經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試和維護(hù)，具有很高的穩(wěn)定性，使開(kāi)發(fā)人員能快速地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的監(jiān)控軟件。從目前來(lái)看，生產(chǎn)組態(tài)軟件的公司主要有北京亞控的“組態(tài)王”監(jiān)控軟件、北京昆侖通態(tài)的“MCGS”工拉組態(tài)軟件、大慶三維的“力控”組態(tài)軟件、北京遞杰科的“FIX7.0”組態(tài)軟件等等。（1）MCGS工控組態(tài)軟件北京昆侖通態(tài)的“MCGS”工控組態(tài)軟件是較早進(jìn)入國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件領(lǐng)域的產(chǎn)品之

52、一，目前正式產(chǎn)品為“MCGS5.1”版MCGS即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，MCGS是為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)。其功能和特點(diǎn)如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用。用戶可避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件問(wèn)題，集中精力解決工程本身的問(wèn)題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配出最高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。功能齊全：便于方案設(shè)計(jì)。MCGS為解決工程監(jiān)控問(wèn)題提供了豐富多樣的手段，用戶根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，可以方便地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置。（2）FLX7.0中文版FLX 7.0中文版是一個(gè)遵照Microsoft Win 32規(guī)范設(shè)計(jì)真正的32位應(yīng)

53、用程序，與16位軟件系統(tǒng)不同，F(xiàn)IX充分發(fā)揮了Microsoft Windows95和Windows NT操作系統(tǒng)的全部強(qiáng)大功能，包括搶先多任務(wù)、多線程、即插即用硬件兼容性、對(duì)稱多處理等等。其特點(diǎn)為：具有分布式客戶機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，直觀的人機(jī)界面，100的數(shù)據(jù)完整性，實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)視，監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集，SQLODBC關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)連接，報(bào)警和報(bào)警管理，完整且精確的報(bào)告，實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)，統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，適用于各種規(guī)模的MMI和SCADA解決方案，易學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)、連接，在簡(jiǎn)單集成的工作環(huán)境里，可以快速方便地建立應(yīng)用系統(tǒng)，并可以在線組態(tài)，系統(tǒng)能與Oracle、Sybase、SQL server、Access等

54、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，具有開(kāi)放性、可伸縮性和兼容性。（3）力控2.6通用監(jiān)控版力控26是一個(gè)面向方案的HMISCADA平臺(tái)軟件它基于流行的32位Windows平臺(tái)，豐富的I0驅(qū)動(dòng)能夠連接到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可提供訪問(wèn)工廠和企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一個(gè)公共入口內(nèi)置TCP1P協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。其特點(diǎn)為：面向IntranetIntranet直接支持多文檔：重新設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理器使組態(tài)過(guò)程更加方便、靈活、高效；自由式萬(wàn)能報(bào)表功能；新增內(nèi)置數(shù)據(jù)表，具備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)所具有的基本特征和功能：完整的系統(tǒng)冗余解決方案，保障用戶的投資，提高生產(chǎn)回報(bào)率；豐富的I0設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持，

55、能夠連接到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；類BASIC腳本語(yǔ)言支持：全面支持OLE、ActiveX、DDE，完整的OPC Client，標(biāo)準(zhǔn)的SQLODBC API接口；提供多種通信方法；力控串行通信組件，可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的低成本通信比較適用于野外等惡劣工作環(huán)境。（4）“組態(tài)王”監(jiān)控軟件組態(tài)王6.0是一個(gè)易學(xué)易用的完全基于網(wǎng)絡(luò)概念、支持加IntranetIntranet瀏覽技術(shù)的工控監(jiān)測(cè)軟件，它把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)有機(jī)組合，擴(kuò)展了工控的監(jiān)控空間，同時(shí)6.0版支持多種冗余結(jié)構(gòu)，如IO通道冗余，雙機(jī)、雙系統(tǒng)冗余等組態(tài)王6.0是一個(gè)可以擴(kuò)展其功能的OPC系統(tǒng)，可以通過(guò)ODBC接口連接多種數(shù)據(jù)庫(kù)，如A

56、CCESS、SQL等，具有動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，允許用戶通過(guò)VB、VC直接訪問(wèn)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。軟件的圖庫(kù)系統(tǒng)非常豐富，圖形系統(tǒng)也很完善。還有動(dòng)畫(huà)連接、遠(yuǎn)程撥號(hào)，并支持全系列的工業(yè)控制硬件，如數(shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC控制器等?！敖M態(tài)王6.0”計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件，它是在PC機(jī)上流行的建立工業(yè)控制對(duì)象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以Windows98Windows 20001Windows NT4.0中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺(tái)，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)，與其它工業(yè)自動(dòng)化軟件相比，在許多方面更加適合中國(guó)用戶的特點(diǎn)和需求。它使采用PC機(jī)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)工程比以往使用專用

57、機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開(kāi)發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。組態(tài)王6.0完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，支持真正客戶服務(wù)器模式和IntranetIntranet瀏覽器技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，可以將不同站點(diǎn)設(shè)計(jì)成IO服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時(shí)服務(wù)器、客戶機(jī)等，在系統(tǒng)擴(kuò)展和變化時(shí)，有著極大的靈活性。組態(tài)王6.0設(shè)計(jì)成全冗余結(jié)構(gòu)，在五個(gè)層面上提供了冗余：IO通道冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機(jī)冗余、雙系統(tǒng)冗余。組態(tài)王6.0為一個(gè)完全意義上的軟件平臺(tái)，允許用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展和發(fā)揮，它是一個(gè)ActiveX容器，無(wú)須編

58、程即可將第三方控件直接連入組態(tài)王中：組態(tài)王6.0不僅是OPC客戶，還是OPC服務(wù)器，可向任意支持OPC客戶的軟件提供數(shù)據(jù)；組態(tài)王60中的報(bào)警信息可直接輸出到帶ODBC接口的數(shù)據(jù)庫(kù)中，如Access、SQL Server等。組態(tài)王6.0設(shè)計(jì)了報(bào)表系統(tǒng)和圖庫(kù)系統(tǒng)。可與Excel相媲美的內(nèi)嵌式報(bào)表，功能強(qiáng)大，使用方便：所有圖庫(kù)全部更瓶，具有動(dòng)態(tài)改變圖形外觀的動(dòng)畫(huà)精靈；圖形系統(tǒng)增加了無(wú)限色和過(guò)渡色；通訊系統(tǒng)中增加在線連接、故障滲斷、遠(yuǎn)程撥號(hào)以及許多實(shí)用的輔助工具。組態(tài)王6.0已達(dá)到或超過(guò)國(guó)外高檔進(jìn)口軟件幾乎所有的功能，而且在許多方面更加適合中國(guó)用戶的特點(diǎn)和需求。根據(jù)工程項(xiàng)目的要求、考慮到性價(jià)比，在比較以上幾種組態(tài)軟件后，我們選擇了北京亞控公司的全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件組態(tài)王6.0，它使采用PC機(jī)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)工程比以往使用專用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開(kāi)發(fā)者的重復(fù)性