基于MCGS和PLC的物料分拣监控系统

范昭君

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

基于MCGS和PLC的物料分拣监控系统

范昭君

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

针对物料分拣系统的控制要求，采用西门子S7-200PLC、变频器和人机界面实现物料分拣系统的全自动监控。经过对物料分拣系统的实验测试，证明该系统具有很高的稳定性和实时性，能够满足监控系统的要求。

物料分拣系统；S7-200PLC；人机界面

随着工业自动化技术的发展，可编程控制器（PLC）、变频器和人机界面越来越广泛的应用于自动生产线上，如汽车装配、零件加工生产、化工生产等领域。其中，物料分拣系统是自动生产线上的一道重要的工序，其主要任务是对不同类型的物料或者工件分类统计。

本文主要利用亚龙YL335B自动生产线物料分拣系统的硬件结构，搭配光电传感器、金属传感器和光纤传感器，编写PLC程序，实现物料分拣系统对白色工件、黑色工件和金属工件的自动分拣功能。在整个控制过程中，通过PLC与人机界面的通信功能，在人机界面上直接控制分拣单元的启动和停止，并将工作状态信息显示到触摸屏上，同时还可以实现变频器频率的给定和对不同工件的计数及工件的清零功能。

1 物料分拣系统的硬件设计

1.1 物料分拣单元的结构

物料分拣系统工作目标是完成对已加工的白色塑料工件、黑色塑料工件和金属工件的分拣，其主要组成包括：传送机构、分拣机构、变频器、传感器模块（金属传感器、光纤传感器和光电传感器）、传动带驱动机构、电磁阀组、PLC模块、接线端口、按钮/指示灯模块及底板等。分拣控制系统的机械组成如图1所示。

图1 分拣控制系统的机械组成

1.2 物料分拣系统的工作任务

1.2.1 物料分拣单元PLC主要工作任务

物料分拣单元的PLC主要工作任务如下所示：

（1）在确保气源接通和设备上电的情况下，如果物料分拣系统的三个推料气缸均处于缩回位置，则表示设备已经准备就绪，“正常工作指示灯”常亮。

（2）如果设备已经准备就绪，此时按下启动按钮，“设备运行指示灯”常亮，系统正常启动。当入料口光电传感器检测到有工件时，变频器立即启动，驱动电动机以选定频率的速度（频率：30Hz～50Hz），将工件传送到分拣区。如果工件是金属工件，则该工件被传送到1号滑槽中间，并被推杆1推入1号槽中，金属工件的个数加1，并在触摸屏上显示；白色塑料工件和黑色塑料工件分别推入2号槽和3号槽中，原理与金属工件相同。

（3）在物料分拣系统运行的过程当中，若按下停止按钮，该系统在运行完本工作周期后停止运行。

1.2.2 物料分拣系统人机界面包含内容

物料分拣系统人机界面的包含的内容如下：

（1）状态指示灯：正常工作指示灯、设备运行指示灯及单机/全线指示；

（2）按钮：清零累计按钮、启动及停止按钮；

（3）切换旋钮：单机/全线切换旋钮；

（4）数据输入：变频器频率的设置（30Hz～50Hz）；

（5）数据输出的显示：白色塑料工件的累计、黑色塑料工件的累计及金属工件的累计。

1.3 物料分拣单元的I/O分配

物料分拣系统变频器的频率由人机界面给定，该频率是一个随机数，需由PLC通过D/A变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，用以实现电机速

表1 分拣单元PLC的I/O信号表

1.4 物料分拣系统的顺序流程图

物料分拣系统的工作目标是完成白色塑料工件、黑色塑料工件和金属工件的分类统计，其主要编程思路如下所示：

（1）程序编写中采用高速计数器，目的由其当前值HC0确定工件的具体位置，与存储在指定变量存储器的特定位置数据进行比较，用以确定程序的流向。其中特定位置数据包括以下四个：

一是，传送带进料口到金属传感器的脉冲数存储于VD14中，数值为1 824；

二是，传送带进料口到推杆1的脉冲数存储于VD18中，数值为2 600；

三是，传送带进料口到推杆2的脉冲数存储于VD22中，数值为4 084；

四是，传送带进料口到推杆3的脉冲数存储于VD26，数值为 5 444；

（2）根据金属传感器和光纤传感器的状态，判断工件的具体属性，用以确定程序的流向；

（3）根据分拣的任务要求和工件的具体属性，使得相应的推料气缸动作，把工件送入相应的滑槽并给工件计数。现给出物料分拣系统的顺序流程图，如图2所示。

2 人机界面

2.1 TPC7062KS触摸屏

物料分拣系统的人机界面选用昆仑通泰研发的人机界面TPC7062KS，它是一款在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE环境中运行，MCGS嵌入式组态软件。TPC7062KS触摸屏采用7英寸高亮度TFT液晶显示屏，其分辨率为800×480，四线电阻式触摸屏，触摸屏的分辨率为1 024×1 024。

图2 物料分拣系统的顺序流程图

2.2 TPC7062KS触摸屏与S7-200PLC之间的通讯

作为专门工控软件的MCGS组态软件只有与相应硬件设备进行通信，才能实现其对物料分拣系统的监控。实现MCGS组态软件与S7-200PLC之间的通讯，首先必须设置好MCGS中所调用设备的属性及完成各变量之间的连接。“通用串口设备”设置属性如图3所示。

图3 通用串口设置界面

2.3 MCGS上位机监控画面的设计

MCGS监控组态设计包含以下几个方面的内容：监控界面设计、策略组态设计、定义数据变量、动画连接。在设计时，首先建立一个新的工程，并将其命名为“物料分拣系统监控界面”，然后利用MCGS组态软件提供的元件库和基本绘图工具对“物料分拣系统监控界面”进行组态设计，分拣系统监控界面效果图如图4所示。

图4 物料分拣系统监控界面

MCGS监控系统的核心是建立实时数据库，实时数据库是由数据变量组成的，物料分拣监控系统所建立的数据变量分配表如图5所示。

图5 数据变量分配表

3 结束语

本文介绍了物料分拣系统的组成和功能，根据其控制要求设计PLC控制程序，采用昆仑通泰研发的人机交互界面TPC7062KS，简单直观。实验表明，结合PLC、变频器和人机界面设计的物料分拣系统程序可读性强、使用方面，触摸屏界面友好，整个系统运行稳定，达到控制的要求。

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The MaterialSorting ControlSystem based on MCGS and PLC

FAN Zhao-jun
(Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710300，China)

A design of thematerial sorting system was presented in this paper,which based on S7-200PLC，Inverter and HMI.The laboratory test indicates that thismaterialsorting system can satisfy the requirementof the controlsystem and it is stable and reliable.

thematerialsorting controlsystem；S7-200PLC；HMI

TP273

B

1672-545X（2014）04-0101-03

2014-01-08

范昭君（1987—），女，助教，硕士，研究方向为智能机器人。度的连续调整。而S7-224 XPAC/DC/RLY主单元集成有2路模拟量输入，1路模拟量输出，有两个RS-485通信口，可满足D/A变换的编程要求，同时S7-224 XP共有10点继电器输出和14点输入，可以满足物料分拣系统的要求。物料分拣系统的I/O分配如表1所示。