邮件分拣组态王6.53和西门子S7200PLC联机运行程序
邮件分拣系统的PLC组态设计
摘要:邮件分拣系统由西门子S7 200PLC作为主控制系统,通过计算机网络联结,配合相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。利用软件“组态王”来做系统的组态设计,具有监控和数据采集功能,可大大缩短开发时间,快捷地进行图形维护和数据采集。
关键词:西门子PLC;组态王;邮件分拣
1、邮件分拣的工作过程
自动分拣系统最早在我国邮政部门使用,改变了传统的手工作业的分拣方尸大大减轻了笨重的体力劳动,更为重要的是提高了邮件分拣作业的准确性[1]。邮件分拣系统模拟结构图如图1所示,工作过程如下:启动后绿灯L1亮表示可以进邮件,S1为ON表示模拟检测邮件的光信号检测邮码,拨码器模拟邮件的邮码0~9,从拨码器读到的邮码的正常值为1、2、3、4、5,若是此5个数中的任一个,则红灯L2亮,电机M5运行,将邮件分拣至邮箱内,完后L2灭,L1亮,表示可以继续分拣邮件。若读到的邮码不是该5个数,则红灯L2闪烁,表示出错,电机M5停止,重新启动后,能重新运行[2]。
图1 邮件分拣系统模拟结构图 图2 PLC程序流程图
2、邮件分拣的PLC设计
2.1 PLC的选型及控制程序流程
经过对系统输入和输出的分析,系统I/O分配共需I/O点数为7个输入、8个输出,所以在机型上选用西门子公司的S7-200 CPU 224CN型的PLC。
邮件入箱控制软件设计流程:一是邮件检测;二是编码信息检测;三是编码信息转化为脉冲信号;四是邮件入箱;五是出错控制。PLC控制部分程序流程图如图2所示。
2.2梯形图程序的设计
梯形图的设计采用软件STEP7 MicroWIN V4.0实现[3],主要有两部分:第一部分是正确邮码的分拣情况,第二部分是错误邮码的处理情况。如图3和图4所示。
当邮码在正常范围内1~5的时候,电动机就会启动,相应的邮码推杆经过一定的时间就会动作,把邮件推入到相应邮箱内。当邮码是错误邮码的时候,检邮件L2灯就会不停地闪烁。
图3 邮码1的分拣 图4 错误邮码处理的梯形图
3、邮件分拣的组态设计
3.1 PLC与组态王之间的通信设置
通过对监控系统要求及实现功能的分析,采用组态王6.53对监控系统进行设计[4]。计算机与CPU模块的通信是通过S7 200的PPI编程电缆实现的。根据计算机使用的串行通信接口,设置相应的通信参数,波特率为9600b/s,偶校验,通信接口为RS232。
3.2仿真界面的设计
通信设置完成后,进行仿真界面的设计。仿真画面显示了整个邮件分拣系统的工作流程,画面显示各个模拟量实时值和开关量的状态,可以对画面进行修改参数或变量等操作。邮件分拣系统的仿真画面如图5。
图5 邮件分拣系统仿真画面 图6 运行时的邮件3分拣系统组态画面
3.3数据词典
数据库是“组态王”最核心部分。组态王运行时,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,这一切都是以实时数据库为中介环节。在数据库中存放的是变量的当前值,变量包括系统变量和用户定义变量。变量的集合形象地称为“数据词典”,它记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息[5]。
本设计用组态王的内部变量来演示系统的监控效果。数据词典里命名的各种变量中的“I/O变量”是指组态王需要和PLC设备交换数据的变量;“内存变量”指不需要和PLC设备交换数据,只在组态王内部需要的变量,比如邮件1;基本类型的变量只用到整型变量。
3.4动画的连接
动画连接是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样工业现场的数据,比如位移等发生变化时,通过I/O接口,将引起实时数据库中变量的变化。动画连接为工程人员提供了标准的工业控制图形界面,图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置等,一个图形对象又可以同时定义多个连接,把这些动画连接组合起来,并与数据词典和程序命令语言相结合,将呈现出令人难以想象的图形动画效果。
3.4.1内存整型变量:
(1)邮件1水平移动46后垂直向下移动130;
(2)邮件2水平移动162后垂直向下移动130;
(3)邮件3水平移动275后垂直向下移动130;
(4)邮件4水平移动385后垂直向下移动130;
(5)邮件5水平移动498后垂直向下移动130;
(6)推杆1、2、3、4 分别对应邮件1、2、3、4动作时垂直向下移动20。
3.4.2 I/O离散变量:
(1)开关与按钮:启动、复位、检测邮码开启时都为绿色,关闭时为红色;
(2)指示灯:进邮件、检邮件、A、B、C、D 正常色为绿色,报警色为红色;
(3)电动机:开启时为绿色,关闭时为红色。
3.5仿真应用程序命令语言
命令语言是一种类似于C语言的程序,利用命令语言书写程序可以增强应用程序的灵活性,控制各个变量的变化,使得画面能够正确反映邮件分拣系统的动作过程。
3.5.1应用程序命令语言
if(本站点复位==1)
{ 本站点邮件1=0;本站点邮件11=0;本站点推杆1=0;
本站点邮件2=0;本站点邮件22=0;本站点推杆2=0;
本站点邮件3=0;本站点邮件33=0;本站点推杆3=0;
本站点邮件4=0;本站点邮件44=0;本站点推杆4=0;
本站点邮件5=0;本站点邮件55=0; }
3.5.2事件命令语言
规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。离散变量名或表达式都可以作为事件。本次设计设置了4个事件,分别是事件1:进邮件;事件2:A;事件3:B;事件4:C。在进邮件事件中主要编写的命令是各邮件与推杆的下移;在A事件中设置了邮件1与邮件3的右移;在B事件中设置了邮件2的右移;而在C事件中设置了邮件4和邮件5的右移。比如事件1进邮件:
if(本站点邮件1==100&&本站点邮件11!=100) /*邮件1垂直下移*/
{本站点邮件11=本站点邮件11+25;}
if(本站点邮件2==100&&本站点邮件22!=100) /*推杆2垂直下移*/
{本站点邮件22=本站点邮件22+25;}
if(本站点邮件3==100&&本站点邮件33!=100) /*推杆3垂直下移*/
{本站点邮件33=本站点邮件33+25; }
if(本站点邮件4==100&&本站点邮件44!=100) /*推杆4垂直下移*/
{本站点邮件44=本站点邮件44+25;}
if(本站点邮件5==100&&本站点邮件55!=100) /*邮件5垂直下移*/
{本站点邮件55=本站点邮件55+25;}
3.6仿真应用程序的运行和调试
用编程电缆连接PLC与计算机,把PLC程序下载到PLC主机模块后,关闭PLC的编程软件。在组态王中保存好工程等相关文件后进入VIEW,进入到演示界面见图6,起到监控PLC系统工作的功能。当PLC系统进行动作时,此画面也会有相应的动作,说明设计是成功的。
PLC程序要先运行,再把PLC程序编辑软件关闭,然后在PLC模块上操作,启动I0.0,相应的组态王中的启动按钮会变成绿色为启动状态,图6显示的是当邮码是3的时候,组态王上的二进制邮码显示的是D、C为红色,B、A为绿色表示的是0011,这个时候电动机变为绿色启动,邮件3与推杆3运行。当PLC中输入的是不同的邮码时,组态王中不同的邮件和推杆动作。其它正确的邮码也同理。若输入邮码不是正常值,则红灯闪烁表示出错,传送带停止。重新启动后系统重新运行。
4、小结
本设计以西门子S7-200 PLC为核心,用PLC程序来控制邮件分拣系统,使整个系统的控制显得简单易于操作,并使用组态王的设备选择、数据词典、组态画面及其动画连接设置来监控系统的工作状态,使工作人员更清楚地监控到系统的运作情况。
参考文献:
[1]盛海燕.新型扁平件分拣系统自动供件台控制系统的设计与实现[D].北京:北京邮电大学,2009.
[2]陈刚.基于S7-200PLC控制的邮件自动分拣系统[J].机电一体化,2008,3:87-90.
[3]李全利.运动控制技术应用设计与实践(西门子)[M]. 北京:机械工业出版社,2010.
[4]王春生.基于组态王的PLC教学系统[J].广西轻工业,2009,4:92-93.
[5]王宇.PLC电气控制与组态设计[M].北京:电子工业出版社,2010.
本文抒东技术师范学院天河学院科研项目“邮件分拣系统的PLC组态设计”(编号2012THS23)的部分成果。
序号 | PLC地址(PLC端子) | 电气符号 (面板端子) | 功能说明 |
1 | I0.0 | SD | 启动开关 |
2 | I0.1 | S1 | 检测邮码 |
3 | I0.2 | A | BCD码A |
4 | I0.3 | B | BCD码B |
5 | I0.4 | C | BCD码C |
6 | I0.5 | D | BCD码D |
7 | I0.6 |
| 复位 |
8 | Q0.0 | L1 | 进邮件 |
9 | Q0.1 | L2 | 检邮件 |
10 | Q0.2 | M0 | 传送电机 |
11 | Q0.3 | M1 | 邮箱1 |
12 | Q0.4 | M2 | 邮箱2 |
13 | Q0.5 | M3 | 邮箱3 |
14 | Q0.6 | M4 | 邮箱4 |
15 | Q0.7 | 5 | 邮箱5 |
16 | 主机1M、面板V+接电源+24V | 电源正端+24V | |
17 | 主机1L、2L、3L、面板COM 接电源GND | 电源地端 GND |