組合啟發(fā)式機(jī)電傳動控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)（設(shè)計）論文</p><p><b>　?。?011屆）</b></p><p>　　題 目： 組合啟發(fā)式機(jī)電傳動控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計 </p><p>　　教學(xué)院系 機(jī)械與交通學(xué)院

2、 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化2007級 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>

3、;　　評 閱 人 </p><p>　　2011年 05 月 20日</p><p>　　組合啟發(fā)式機(jī)電傳動控制系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計</p><p>　　摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人機(jī)交互界面向著更方便使用、更直觀的方向發(fā)展。隨著自動化程度的不斷提高，對工件的要求也越來越

4、高，采用觸摸屏設(shè)計就可以更好的適應(yīng)生產(chǎn)實際的這些要求。本文通過硬件設(shè)施和軟件設(shè)施來組建試驗平臺，組合一套控制系統(tǒng)，應(yīng)用新一代的西門子WinCC flexible 2007 操作面板組態(tài)編程軟件，在觸摸屏（TP 170B color）上進(jìn)行模擬，來實現(xiàn)其機(jī)電傳動控制。由于條件限制，組態(tài)了界面并在實驗室里進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試內(nèi)容包括基本試驗和綜合試驗。通過操作組態(tài)的人機(jī)界面和搭建的試驗平臺，實現(xiàn)了系統(tǒng)和用戶之間的信息交換，實現(xiàn)了信息的內(nèi)部形式與人

5、類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換，最終實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)電，觸摸屏，WinCC flexible 2007，人機(jī)界面</p><p>　　Combination heuristic electromechanical transmission control system and interface design</p><p>　　Abst

6、ract: With the continuous progress of science and technology, human-computer interaction towards a more user-friendly interface, more intuitive direction. With the continuous improvement of automation, the requirements

7、of processing conditions become more sophisticated touch. This article through the hardware and software facilities to form test platform, to combine a set of control system, the application of new generation of Siemens

8、WinCC flexible 2007 operation panel configuration progra</p><p>　　Key words：electromechanical , touch screens, WinCC flexible 2007, HMI</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b

9、>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1機(jī)電發(fā)展的歷史背景1</p><p>　　1.1.1機(jī)電一體化的發(fā)展過程大體可以分為三個階段：1</p><p>　　1.1.2機(jī)電一體化技術(shù)的前景展望1</p><p>　　1.1.3機(jī)電一體化技術(shù)涵義3</p><p>　　1.1.4組

10、成要素3</p><p>　　1.2 人機(jī)界面3</p><p>　　1.2.1 人機(jī)界面概念介紹3</p><p>　　1.2.2 人機(jī)界面的研究狀況及發(fā)展趨勢4</p><p>　　2 硬件平臺分析6</p><p><b>　　2.1接近開關(guān)6</b></p>&l

11、t;p><b>　　2.2行程開關(guān)6</b></p><p>　　2. 3旋轉(zhuǎn)編碼器7</p><p>　　2.4三相交流電動機(jī)8</p><p><b>　　2.5變頻器9</b></p><p>　　2.6 PLC 22610</p><p>　　2.7位

12、移傳感器11</p><p>　　2.8 EM23513</p><p>　　3 人機(jī)界面軟件wincc flexible15</p><p>　　3.1 wincc flexible 簡介15</p><p>　　3.2 wincc flexible 組件簡介15</p><p>　　3.2.1 wincc

13、 flexible工程系統(tǒng)15</p><p>　　3.2.2 wincc flexible運行系統(tǒng)15</p><p>　　3.2.3 wincc flexible 2007選件16</p><p>　　3.3wincc flexible200716</p><p>　　3.3.1 安裝注意事項16</p><

14、p>　　3.3.2用戶界面16</p><p>　　3.3.3 SIMATIC HMI 簡介17</p><p>　　4設(shè)計思路和方案18</p><p>　　4.1硬件思路和方案18</p><p>　　4.2軟件思路和方案19</p><p>　　5人機(jī)界面的具體設(shè)計20</p>&

15、lt;p>　　5.1 HMI設(shè)備的選型與設(shè)置20</p><p>　　5.2 畫面設(shè)計21</p><p>　　5.2.1基本項目實驗界面24</p><p>　　5.2.2綜合項目實驗界面31</p><p><b>　　6通訊和調(diào)試35</b></p><p><b>

16、;　　6.1通訊35</b></p><p>　　6.1.1組態(tài)計算機(jī)與HMI設(shè)備的通訊35</p><p>　　6.1.2 HMI設(shè)備與控制器（PLC）的通訊35</p><p>　　6.1.3程序的傳送與數(shù)據(jù)通訊36</p><p><b>　　6.2調(diào)試38</b></p>&l

17、t;p><b>　　7總結(jié)39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師簡介41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　1 前言<

18、;/b></p><p>　　1.1機(jī)電發(fā)展的歷史背景</p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，極大地推動了不同學(xué)科的交融，機(jī)電工程領(lǐng)域的技術(shù)革新也同樣在不斷的更新?lián)Q代。由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工程的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)和工程領(lǐng)域生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”進(jìn)入“機(jī)電一

19、體化”發(fā)展階段。</p><p>　　1.1.1機(jī)電一體化的發(fā)展過程大體可以分為三個階段：</p><p>　　初級階段：20 世紀(jì)60 年代以前為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。&

20、lt;/p><p>　　蓬勃發(fā)展階段：20 世紀(jì)70—80 年代為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：機(jī)電一詞首先在日本被普遍接受，大約到20 世紀(jì)80 年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和

21、產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。</p><p>　　智能化階段：20 世紀(jì)90 年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及

22、光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅實的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。</p><p>　　1.1.2機(jī)電一體化技術(shù)的前景展望</p><p>　　由于機(jī)電一體化是電子、機(jī)械、工程、光學(xué)等多學(xué)科交叉技術(shù)的成果，未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展將會更加的深化和進(jìn)步，本文對機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景有以下幾點看法：</p>

23、;<p>　　智能化：智能化是21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。</p><p>　　模塊

24、化：模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對生產(chǎn)機(jī)電

25、一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化：20 世紀(jì)90 年代,計算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控

26、制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。</p><p>　　環(huán)?；汗I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具

27、有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。</p><p>　　綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)，從萌芽到成熟經(jīng)歷了很長的發(fā)展過程，隨著科技的發(fā)展、社會的進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用將會更加廣泛；伴隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)的創(chuàng)新，更學(xué)科的交融更加緊密，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。</p><p>　　1.1.3機(jī)電一體化技術(shù)涵義</p&

28、gt;<p>　　機(jī)電一體化技術(shù)定義機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，它是由英文機(jī)械學(xué)的前半部分與電子學(xué)的后半部分組合而成。機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971 年日本雜志《機(jī)械設(shè)計》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體

29、化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。</p><p><b>　　1.1.4組成要素</b></p><p>　　機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成

30、要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動力驅(qū)動部分（動力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。測試傳感部分（感知組成要素）對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直

31、接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)（運動組成要素）根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。</p><p><b>　　1.2 人機(jī)界面</b></p><p>　　1.2.1 人機(jī)界面概念介紹</p><p>　　人機(jī)界面（Huma

32、n-Machine Interachion,簡稱HIM），是人與計算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機(jī)系統(tǒng)重要組成部分。是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或相互影響，指人和機(jī)器的硬件接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心環(huán)節(jié)，只要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過

33、安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面?，F(xiàn)在大量運用在工業(yè)與商業(yè)上，簡單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Ouput）兩種，輸入指的是由人來進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令（命令）的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機(jī)

34、接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長使用壽命，而目前市面上</p><p>　　1.2.2 人機(jī)界面的研究狀況及發(fā)展趨勢</p><p>　　從計算機(jī)問世以來，早期用戶是以計算機(jī)專業(yè)人員為主，但隨著計算機(jī)廣泛進(jìn)入人們的工作生活領(lǐng)域，計算機(jī)用戶發(fā)生了改變，非計算機(jī)專業(yè)的普通用戶成了用戶的主體。這一重大轉(zhuǎn)變使計算機(jī)的可用性問題變得日益突出起來。人機(jī)界

35、面應(yīng)當(dāng)是什么樣的？如何去建造這樣的界面？人們開始關(guān)注和研究這些問題。這些問題既涉及人也涉及計算機(jī)及一些相關(guān)的學(xué)科，如：心理學(xué)、人的因素學(xué)（Human Factors）、社會學(xué)、語言學(xué)等。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，從而帶來了不同的理論方法。八十年代以來，人機(jī)界面的研究有了前所未有的發(fā)展，微型計算機(jī)的迅速普及對此起了重要的推動作用。</p><p>　　(1)命令語言用戶界面</p><

36、;p>　　早期的人機(jī)界面是命令語言人機(jī)界面,人機(jī)對話都是機(jī)器語言。人機(jī)交互方式只能是命令和詢問,通信完全以正文形式通過用戶命令和用戶對系統(tǒng)詢問的方式來完成。</p><p><b>　　(2)圖形用戶界面</b></p><p>　　隨著硬件技術(shù)的發(fā)展以及計算機(jī)圖形學(xué)、軟件工程、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進(jìn)步,圖形用戶界面(Graphic User Interface

37、)產(chǎn)生并得到廣泛應(yīng)用,成為當(dāng)前人機(jī)界面的主流。</p><p>　　(3)多媒體用戶界面</p><p>　　多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展為人機(jī)界面的進(jìn)步提供了契機(jī),在原來只有靜態(tài)媒體的用戶界面中,多媒體技術(shù)引入了動畫、音頻、視頻等動態(tài)媒體,特別是引入了音頻媒體,大大豐富了計算機(jī)表現(xiàn)信息的形式,拓寬了計算機(jī)輸出的帶寬。同時,多媒體技術(shù)的引入也提高了人對信息表現(xiàn)形式的選擇、控制能力,增強(qiáng)了信息表現(xiàn)與

38、人的邏輯、創(chuàng)造能力的結(jié)合,擴(kuò)展了人的信息處理能力。</p><p>　　(4)多通道用戶界面</p><p>　　20世紀(jì) 80年代后期以來,多通道用戶界面成為人機(jī)交互技術(shù)研究的嶄新領(lǐng)域,在國際上受到高度重視。多通道用戶界面的研究正是為了消除當(dāng)前圖形用戶界面、多媒體用戶界面通信帶寬不平衡的弊病而興起的。在多通道用戶界面中,綜合采用視線語音、手勢等新的交互通道、設(shè)備和技術(shù),使用戶利用多個通道

39、以自然、并行、協(xié)作的方式進(jìn)行人機(jī)對話,而機(jī)器則通過整合來自多個通道的精確的和不精確的輸入來捕捉用戶的交互意圖,提高交互的自然性和高效性。</p><p>　　(5)虛擬現(xiàn)實人機(jī)界面</p><p>　　虛擬現(xiàn)實 (Virtual Reality)又稱虛擬環(huán)境,目的是向用戶提供身臨其境的體驗。我們知道,在傳統(tǒng)的人機(jī)系統(tǒng)中,人是操作者,機(jī)器只是被動的反應(yīng);該理論認(rèn)為,人與電腦間的互動關(guān)系不應(yīng)是

40、人與人之間的對話關(guān)系,而應(yīng)是由人去探索另一個世界,而程序設(shè)計的工作便是去創(chuàng)造一個可供探索、游歷的世界。</p><p>　　(6)觸摸屏的分類及發(fā)展趨勢</p><p>　　觸摸屏可以分為五類，分別是：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺。紅外觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面

41、情況下失真；電容屏設(shè)計理論好，但其圖象失真問題很難得到根本解決；電阻屏的定位準(zhǔn)確，但其價格頗高，且易刮損。表面聲波式觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場合，缺憾是屏表面的水滴、塵土?xí)褂|摸屏變得遲鈍，甚至不工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、紅外線式、電容感應(yīng)式以及表面聲波式。觸摸屏的發(fā)展呈現(xiàn)專業(yè)化、多媒體化、立體化和大屏幕化等趨勢。</p><p&g

42、t;<b>　　2 硬件平臺分析</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要由CPU226、EM235、變頻器、位移傳感器和電動機(jī)等硬件組成，如下圖所示。本節(jié)對主要零部件做簡要介紹。</p><p>　　圖2-1實驗平臺實物圖</p><p><b>　　2.1接近開關(guān)</b></p><p>　　本系

43、統(tǒng)用的接近開關(guān)型號LJG2A-4/ZOAN2接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。特點有工作可靠、壽命長、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。</p><p><b>　　2.2行程開關(guān)</b></p><

44、p>　　本系統(tǒng)形成開關(guān)型號ME 8104位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運動的位置或行程，使運動機(jī)械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點系統(tǒng)

45、和外殼組成。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)接線圖如下：</p><p><b>　　2. 3旋轉(zhuǎn)編碼器</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器

46、通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。</p><p>　　圖2-2旋轉(zhuǎn)編碼器實物圖</p><p&g

47、t;　　圖2-3旋轉(zhuǎn)編碼器接線圖</p><p>　　2.4三相交流電動機(jī)</p><p>　　本系列電動機(jī)吸收國際上同類產(chǎn)品的優(yōu)點設(shè)計制造，符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。具有體積小、重量輕、噪聲低、起動性能好、運行可靠、維護(hù)方便等特點。主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)?！?</p><p>　　本系列電動機(jī)廣泛用于各類需要有級調(diào)速的機(jī)械設(shè)備，能使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲降低、

48、能量節(jié)約。 </p><p>　　同時，可以根據(jù)用戶需要，設(shè)計和生產(chǎn)特殊規(guī)格的多速電動機(jī)，如YDT風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載多速三相異步電動機(jī)等。 </p><p>　　防護(hù)等級：IP44，IP54，IP55 </p><p>　　額定電壓：380V </p><p>　　額定頻率：50Hz。</p><p>　　圖2-4三相交流

49、電動機(jī)接線圖</p><p><b>　　2.5變頻器</b></p><p>　　變頻器的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。變頻器技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)

50、分為功率和控制兩大部分。前者雜解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解決(基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略)的硬、軟件開發(fā)問題(在目前狀況下主要為全數(shù)字控制技術(shù))。高壓變頻器，可細(xì)分為通用高壓變頻器和高性能高壓變頻器兩大系列，應(yīng)用領(lǐng)域涉及電力、礦業(yè)、水泥、冶金、石化等行業(yè)，可實現(xiàn)對各類高壓電動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、提升機(jī)、皮帶機(jī)等負(fù)載的軟啟動、智能控制和調(diào)速節(jié)能，從而有效提高工業(yè)企業(yè)的能

51、源利用率、工藝控制及自動化水平。</p><p><b>　　圖2-5變頻器面板</b></p><p>　　圖2-6變頻器接線圖</p><p>　　2.6 PLC 226</p><p>　　型號S7-200CN CPU 226 24輸入/輸出16路30KHZ.</p><p>　　圖2-7

52、PLC226實物圖</p><p>　　圖2-8 CPU226端子接線圖</p><p>　　圖2-9使用設(shè)備接線圖</p><p><b>　　2.7位移傳感器</b></p><p>　　24V DC、高電平有效、測量范圍0~100(MM)、線性度＜0.20、額定電源信號輸出4~20（MM）電纜長度2（M）。位移傳感

53、器又稱為線性傳感器，把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。</p><p>　　圖2-10 位移傳感器實物圖</p><p>　　圖2-11傳感器接線圖</p><p><b>　　2.8 E

54、M235</b></p><p>　　型號6ES7 35-0KD22-0XA0 0~20mA DC的輸入電流，數(shù)據(jù)格式：雙極性（-32000~+32000）、單極性（0~32000）、分辨率：12為A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　圖2-12 EM235實物圖</p><p>　　圖2-13 EM235接線圖</p><p>　　3

55、 人機(jī)界面軟件wincc flexible</p><p>　　3.1 wincc flexible 簡介</p><p>　　wincc flexible 是新一代的西門子操作面板組態(tài)編程軟件，相比Protool而言，其功能更加強(qiáng)大，界面也更加人性化，克顯著提高編程人員的工作效率。相對而言，wincc是德國西門子（SIEMENS）公司專業(yè)的SCADA系統(tǒng)開發(fā)軟件，是一款面向及其的自動化概

56、念的HMI軟件。Wincc flexible 用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視及其與設(shè)備。Wincc flexible與wincc十分類似，都是組態(tài)軟件，而前者基于觸摸屏，后者基于工控機(jī)。</p><p>　　3.2 wincc flexible 組件簡介</p><p>　　3.2.1 wincc flexible工程系統(tǒng)</p><p>　　用于開發(fā)組態(tài)運行于操作面

57、板的監(jiān)控系統(tǒng)，分為四個版本，各種版本的不同決定了其可支持的操作面板種類。從時間范圍來看，wincc flexible共有四個版本：</p><p>　　wincc flexible微型版，用于組態(tài)微型面板（Micro Panel）</p><p>　　wincc flexible壓縮版，用于組態(tài)70系列和170系列面板</p><p>　　wincc flexibl

58、e標(biāo)準(zhǔn)版，用于組態(tài)270系列和370系列面板</p><p>　　wincc flexible高級版，用于組態(tài)基于PC的面板和運行系統(tǒng)</p><p>　　wincc flexible版本，都在低版本基礎(chǔ)上增加更多可支持的設(shè)備和功能。在中國，當(dāng)前西門子公司推出并廣泛使用的版本為wincc flexible 2007中國標(biāo)準(zhǔn)版，該版本支持絕大部分的西門子操作面板，包括：Micro Panel

59、(OP 73 micro,TP 177micro KTP 178 micro),TP 170B等等。</p><p>　　3.2.2 wincc flexible運行系統(tǒng)</p><p>　　用于過程可視化，與自動化系統(tǒng)通訊，操作自動化生產(chǎn)過程，處理、維護(hù)報警信息和各種數(shù)據(jù)。wincc flexible運行系統(tǒng)（wincc flexible runtime）在windows平臺上運行用戶組

60、態(tài)程序，還可以用于在組態(tài)計算機(jī)上模擬、測試用戶編譯完成后的組態(tài)文件。運行系統(tǒng)必須使用wincc flexible高級版本進(jìn)行開發(fā)，同樣，運行系統(tǒng)也需要購買相應(yīng)授權(quán)才能正常使用。運行系統(tǒng)授權(quán)根據(jù)運行時所需要的過程變量數(shù)量分為128點，512點，2048點三種授權(quán)，可以通過使用Power Pack來增加授權(quán)過程變量的數(shù)量。</p><p>　　3.2.3 wincc flexible 2007選件</p>

61、<p>　　wincc flexible選件很多，包括Change Control,Archines,Recipes,Audit,Sm@rt Services,OPC Server,Pro Agent等。</p><p>　　3.3wincc flexible2007</p><p>　　3.3.1 安裝注意事項</p><p>　　（1）安裝時必須先

62、關(guān)閉殺毒軟件，防火墻。不然安裝可能石板。本人用自己電腦，證明至少瑞星殺毒軟件、防火墻會導(dǎo)致安裝不成功。</p><p>　?。?）要求重啟問題的解決辦法：</p><p>　　在網(wǎng)上看到很多人發(fā)帖，受西門子軟件安裝需重新啟動電腦，然而啟動電腦后又提示重新啟動電腦，然而反復(fù)重新啟動任然出現(xiàn)這樣的提示，導(dǎo)致軟件不能安裝?，F(xiàn)在給出解決方案：</p><p>　　在注冊表內(nèi)

63、把“HKEY_LOCAL_MACHINE\Current Control\Session Manager\”刪除。不要重新啟動，繼續(xù)安裝軟件。否則這個刪除無效……還得重新安裝。</p><p><b>　　3.3.2用戶界面</b></p><p><b>　　菜單和工具欄</b></p><p>　　可以通過wincc

64、flexible的慘淡和工具欄訪問它所提供的全部功能。當(dāng)鼠標(biāo)指針移動到一個功能上時，將出現(xiàn)工具提示。</p><p><b>　　工作區(qū)</b></p><p>　　在工作區(qū)域中編輯項目對象。所有wincc flexible元素都排列在工作區(qū)域的邊框上。除了工作區(qū)域之外，可以組織、組態(tài)（例如，移動或隱藏）任一元素來滿足個人需要。</p><p>

65、;<b>　　項目視圖</b></p><p>　　項目中所有可用的組成部分和編輯器在項目視圖中以樹型結(jié)構(gòu)顯示。作為每個編輯器的子元素，可以使用文件夾以結(jié)構(gòu)化得方式保存對象。此外，屏幕、配方、腳本、協(xié)議和用戶此店都可直接訪問組態(tài)目標(biāo)。在項目窗口中，您可以訪問HMI設(shè)備的設(shè)置、語言是指和版本管理。</p><p><b>　　屬性視圖</b><

66、;/p><p>　　屬性視圖用于編輯對象屬性，例如畫面對象的顏色。屬性視圖僅在特定編輯器中使用。</p><p><b>　　工具箱</b></p><p>　　工具箱包含有選擇對象的選項，可將這些隊形添加給畫面，例如圖形對象后操作員控制元素。此外，工具箱也提供了許多庫，這些庫包含有許多隊形模板和各種不同的面板。</p><p&

67、gt;<b>　　庫</b></p><p>　　“庫”是工具箱視圖的元素。使用“庫”可以訪問畫面對象模板。始終可以通過多次使用或重復(fù)使用對象模板來添加畫面對象，從而提高編程效率。庫是用于存儲諸如畫面對象和變量等常用對象的中央數(shù)據(jù)庫。</p><p><b>　　輸出視圖</b></p><p>　　輸出窗口顯示例如在項目

68、測試運行中所生成的系統(tǒng)報警。</p><p><b>　　對象視圖</b></p><p>　　“對象視圖”顯示“項目視圖”中選定區(qū)域的所有元素。</p><p>　　3.3.3 SIMATIC HMI 簡介</p><p>　　在工藝過程日益復(fù)雜，對機(jī)器和設(shè)備功能的要求不斷增加的環(huán)境中，獲得最大的透明性對操作員來說至關(guān)

69、重要。人機(jī)界面（HMI）提供了這種透明性。HMI是人（操作員）與設(shè)備（機(jī)器）之間的媒介。PLC是控制過程的實際單元。因此，在操作員和wincc flexible（位于HMI設(shè)備端）之間以及wincc flexible和PLC之間均有一個接口。HMI系統(tǒng)承擔(dān)下列任務(wù)：</p><p><b>　　過程可視化</b></p><p><b>　　操作員對過程的控

70、制</b></p><p><b>　　顯示報警</b></p><p><b>　　歸檔過程值和報警</b></p><p><b>　　過程值和報警記錄</b></p><p>　　過程和設(shè)備的參數(shù)管理</p><p>　　SMIATIC

71、 HMI 提供了一個全集成的系統(tǒng)，用于各種形式的操作員監(jiān)控任務(wù)。使用SMIATIC HMI，您可以始終控制過程并使用機(jī)器和設(shè)備持續(xù)運行。</p><p><b>　　4設(shè)計思路和方案</b></p><p>　　4.1硬件思路和方案</p><p>　　根據(jù)硬件設(shè)施，實驗時候主要運用到得設(shè)備：電模塊（含接近開關(guān)，行程開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器、）PLC、

72、電腦、變頻器、小電機(jī)、開關(guān)按鈕、位移傳感器。這些設(shè)備的綜合運用，不但能鍛煉我們的設(shè)備的協(xié)調(diào)能力，也鍛煉了我們實際動手能力。特別這對我們之前學(xué)過的《機(jī)電一體化》、《電子電工技術(shù)》、《計算機(jī)運用》把理論的東西運用到實踐上，換一個角度讓我們熟悉機(jī)電是如何運用到一起的，對機(jī)電上的各種電動機(jī)的運動曲線有了一個理性的認(rèn)識，之外，對《西門子人機(jī)界面》課程也有基本的認(rèn)識。因此我們組態(tài)了10項基本實驗，和2項綜合實驗</p><p&g

73、t;　　以下是這12個實驗的題目，分別為：</p><p><b>　　十項基本實驗：</b></p><p>　　實驗一：具有點動調(diào)整功能的電動機(jī)啟停的PLC控制實驗(利用PLC的輸入模擬連動開關(guān)，和電動開關(guān))</p><p>　　實驗二：電動機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制實驗。（利用PLC的程序控制，來實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)）</p><

74、p>　　實驗三：三臺電動機(jī)Y-△降壓順序啟動逆序停止的PLC控制實驗(在Y行開啟一段實踐之后，利用PLC的實踐計時器T37~。。來自動啟動△連接線圈，在程序上設(shè)計逆序停止程序)</p><p>　　實驗四：交流電動機(jī)Y-△降壓啟動的PLC控制實驗（利用時間繼電器來實現(xiàn)Y-△順序啟動）</p><p>　　實驗五：基于變頻器的電動機(jī)本地變頻調(diào)速實驗（用變頻器直接連接電機(jī)，實現(xiàn)本地運行，

75、可以正反轉(zhuǎn)，可以調(diào)速）</p><p>　　實驗六：PLC在順序動作的液壓回路中的應(yīng)用實驗（利用模塊上的行程開關(guān)）</p><p>　　實驗七：密碼鎖模擬控制實驗（人為設(shè)定開鎖輸入次數(shù)，利用PLC的輸入按鈕來模擬開鎖按鍵）</p><p>　　實驗八：基于位移傳感器的模擬量標(biāo)定實驗（標(biāo)定位移-電流-數(shù)值）</p><p>　　實驗九：脈沖輸出

76、與高速計數(shù)器實驗（旋轉(zhuǎn)編碼器的運用）</p><p>　　實驗十：基于PLC及變頻器的電動機(jī)遠(yuǎn)程控制實驗（變頻器連接電機(jī)，然后plc輸出端連接到變頻的多功能輸入端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，包括啟停和多段調(diào)速）</p><p><b>　　兩項綜合實驗：</b></p><p>　　實驗一：運料小車往復(fù)運動試驗實驗（利用機(jī)電模塊，模擬小車往復(fù)運動，其中變頻

77、器給模塊電機(jī)供電，然后通過PLC遠(yuǎn)程控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，同時使用模塊的接近開關(guān)）</p><p>　　實驗二：多工步刨床刀頭進(jìn)給速度控制實驗（利用變頻器的調(diào)頻功能，來對刨床刀頭在不同加工過程中速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)現(xiàn)實工作中加工時候的需要）</p><p>　　4.2軟件思路和方案</p><p>　　人機(jī)界面包含了登陸界面，主界面，監(jiān)控界面，基本試驗項目界面，綜合試驗

78、項目界面等等。本文首先對機(jī)電和人際界面的發(fā)展進(jìn)行介紹，指出伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，人機(jī)界面的使用給社會帶來了巨大方便。并簡要分析了硬件平臺及其組成部件，之后著重介紹了人機(jī)界面軟件Wincc Flexible 2007組態(tài)軟件，指出Wincc flexible 2007的特點，組件，系統(tǒng)用戶界面組成部分。進(jìn)而在試驗平臺上設(shè)計并組態(tài)出機(jī)電傳動控制的人機(jī)畫面，具體包含12個具有代表性的試驗項目。圍繞這12個試驗項目，設(shè)計出一序列組態(tài)畫面，并

79、結(jié)合硬件設(shè)施，完成這次任務(wù)。界面設(shè)計的具體內(nèi)容將在第五章介紹。</p><p>　　最后提出對本課題的設(shè)計總結(jié)，指出本設(shè)計的成功和不足之處。</p><p>　　5人機(jī)界面的具體設(shè)計</p><p>　　5.1 HMI設(shè)備的選型與設(shè)置</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場控制需求，選擇SIEMENS TP170B觸摸屏進(jìn)行畫面組態(tài)，完成與PLC的數(shù)據(jù)

80、通訊。所有I/O點以及內(nèi)部繼電器的點都要進(jìn)行參數(shù)地址的設(shè)置，具體的設(shè)置情況如下圖所示。</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　圖5-2</b></p><p><b>　　圖5-3</b></p><p><b>　　圖5-5<

81、;/b></p><p><b>　　5.2 畫面設(shè)計</b></p><p>　　本人結(jié)合試驗平臺設(shè)計的12個試驗項目的運行情況，利用WinCC flexible的各種組態(tài)工具，設(shè)計出如下所示的組態(tài)畫面。</p><p>　　具體的操作方式如下所述：</p><p>　　觸摸屏上電后，系統(tǒng)以默認(rèn)的起始畫面（登錄界

82、面）進(jìn)入，點擊登錄，進(jìn)入如圖5-5所示界面。</p><p><b>　　圖5-5 登錄界面</b></p><p>　　輸入用戶名和密碼，點擊確定按鈕，參觀組身份登陸，進(jìn)入到系統(tǒng)的主畫面，如圖5-6所示，畫面中主菜單包含時間、設(shè)計題目、系統(tǒng)監(jiān)控、試驗項目、用戶信息維護(hù)、注銷和返回，登錄這些功能按鈕，點擊后可以進(jìn)入相應(yīng)的畫面。各功能畫面在后面將一一介紹。</p&

83、gt;<p><b>　　圖5-6主界面</b></p><p>　　在畫面上點擊系統(tǒng)監(jiān)控按鈕后，就進(jìn)入到如圖5-7所示畫面。此畫面是對整個實驗平臺的監(jiān)控，畫面的主要內(nèi)容是：當(dāng)實驗平臺上的硬件運作時，畫面就會顯示相應(yīng)的結(jié)果。</p><p><b>　　圖5-7 系統(tǒng)監(jiān)控</b></p><p>　　在畫面上

84、點擊實驗項目按鈕后，就進(jìn)入到如圖5-8所示的實驗項目畫面，畫面上顯示出基本項目和綜合項目，如果點擊其按鈕后，相應(yīng)的進(jìn)入畫面。</p><p><b>　　圖5-8 實驗項目</b></p><p>　　5.2.1基本項目實驗界面</p><p>　　基本項目實驗共有十個，分別是：</p><p>　　實驗一：具有點動調(diào)整

85、功能的電動機(jī)啟停的PLC控制實驗(利用PLC的輸入模擬連動開關(guān)和點動開關(guān))</p><p>　　實驗二：交流電動機(jī)Y-△降壓啟動的PLC控制實驗（利用時間繼電器來實現(xiàn)Y-△順序啟動）</p><p>　　實驗三：三臺電動機(jī)Y-△降壓順序啟動逆序停止的PLC控制實驗</p><p>　　實驗四：基于變頻器的電動機(jī)本地變頻調(diào)速實驗（用變頻器直接連接電機(jī)，實現(xiàn)本地運行，可

86、以正反轉(zhuǎn)和調(diào)速）</p><p>　　實驗五：PLC在順序動作的液壓回路中的應(yīng)用實驗（利用模塊上的行程開關(guān)）</p><p>　　實驗六：密碼鎖模擬控制實驗（人為設(shè)定解鎖輸入次數(shù)，利用PLC的輸入按鈕來模擬解鎖按鍵）</p><p>　　實驗七：基于位移傳感器的模擬量標(biāo)定實驗（標(biāo)定位移-電流-數(shù)值）</p><p>　　實驗八：脈沖輸出與高速

87、計數(shù)器實驗（旋轉(zhuǎn)編碼器的運用）</p><p>　　實驗九：基于PLC及變頻器的電動機(jī)遠(yuǎn)程控制實驗（變頻器連接電機(jī)，然后plc輸出端連接到變頻的多功能輸入端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，包括啟停和多段調(diào)速）</p><p>　　實驗十：電動機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制實驗。（利用PLC的程序控制，來實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)）</p><p>　　下面我就對這十個實驗項目一一給出設(shè)計畫面：</

88、p><p>　　在畫面上點擊基本項目按鈕后，進(jìn)入如圖5-9所示的畫面</p><p>　　圖5-9具有點動調(diào)整功能的電動機(jī)啟?？刂茖嶒灲缑?lt;/p><p>　　此界面中，按下啟動按鈕1，電動機(jī)就開始運轉(zhuǎn)（電機(jī)不變色）；按下點動按鈕3，控制電機(jī)能實現(xiàn)電動控制（電動機(jī)會閃爍）；按下連續(xù)運動按鈕4，電動機(jī)能連續(xù)運轉(zhuǎn)（電動機(jī)會變?yōu)榫G色）；按下停止按鈕2，不論電機(jī)處于什么狀態(tài)，都

89、可以停止。</p><p>　　圖5-10 交流電動機(jī)Y-△降壓啟動的PLC控制實驗界面</p><p>　　此界面中，PLC的程序已編好，當(dāng)按下啟動按鈕時，電動機(jī)采用星型降壓啟動，電動機(jī)相應(yīng)變?yōu)樗{(lán)色，15秒后自動轉(zhuǎn)至三角形正常運轉(zhuǎn)，電動機(jī)相應(yīng)的變?yōu)榫G色。按下停止按鈕時，不論此時電動機(jī)處于什么狀態(tài)，電動機(jī)都將停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖5-10三臺電動機(jī)Y-△

90、降壓順序啟動逆序停止的PLC控制實驗</p><p>　　在此界面中，當(dāng)按下啟動按鈕后，電動機(jī)1采用星型運轉(zhuǎn)，相應(yīng)的指示燈變亮；電動機(jī)1運轉(zhuǎn)15秒后自動到三角形運轉(zhuǎn)。隨后，電動機(jī)2和3相應(yīng)的采用星型運轉(zhuǎn)和三角形運轉(zhuǎn)，相應(yīng)的指示燈也隨之亮熄。按下停止按鈕時電動機(jī)3先停，隨后電動機(jī)2停，最后電動機(jī)1停。指示燈全部熄滅。</p><p>　　圖5-11基于變頻器的電動機(jī)本地變頻調(diào)速實驗界面<

91、;/p><p>　　此界面中，變頻器的一系列參數(shù)已經(jīng)調(diào)節(jié)妥當(dāng)，可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和本地運行。當(dāng)按下啟動按鈕后，電動機(jī)開始運行，電動機(jī)變?yōu)榫G色；按下轉(zhuǎn)換按鈕后，電動機(jī)反向運行，電動機(jī)變?yōu)樗{(lán)色；按下停止按鈕后，電動機(jī)停止運行，電動機(jī)顯示本色。</p><p>　　圖5-12 PLC在順序動作的液壓回路中的應(yīng)用實驗</p><p>　　此界面中，當(dāng)按下啟動按鈕，油泵開始工作

92、，受電磁閥和行程開關(guān)的作用，油缸做相應(yīng)的運動。按下停止按鈕，停止工作。</p><p>　　圖5-13基于位移傳感器的模擬量標(biāo)定實驗</p><p>　　在此界面中，通過位移傳感器的觸頭位置的變化，萬用表的讀數(shù)發(fā)生改變，數(shù)值隨著觸頭位置的不斷變化，數(shù)值隨之變化。</p><p>　　圖5-14脈沖輸出與高速計數(shù)器實驗</p><p>　　此界

93、面中，包含PCL高速計數(shù)器和指示燈。</p><p>　　圖5-15基于PLC及變頻器的電動機(jī)遠(yuǎn)程控制實驗界面</p><p>　　此界面中，當(dāng)變頻器參數(shù)設(shè)置妥當(dāng)后，分別按下鍵1、2和3控制變頻器的多段指令。按下啟動按鈕4后，電機(jī)開始運轉(zhuǎn)（電機(jī)變?yōu)榫G色），按下停止按鈕5后，電機(jī)停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖5-16密碼鎖模擬控制實驗界面</p>&

94、lt;p>　　此界面中，有8個按鍵，操作正確后，解鎖；操作錯誤，報警。</p><p>　　圖5-17電動機(jī)正反轉(zhuǎn)界面</p><p>　　此界面中，當(dāng)按下啟動按鈕后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)指示燈亮。正轉(zhuǎn)2分鐘后，停1分鐘（正轉(zhuǎn)指示燈熄滅）。然后開始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)指示燈亮，反轉(zhuǎn)2分鐘后，停1分鐘（反轉(zhuǎn)指示燈熄滅），依此正反轉(zhuǎn)循環(huán)。當(dāng)按下停止按鈕時，不論電機(jī)處于什么狀態(tài)，電機(jī)停止運轉(zhuǎn)，指示燈也

95、熄滅。</p><p>　　5.2.2綜合項目實驗界面</p><p>　　在實驗項目界面中點擊綜合項目，就進(jìn)入到綜合項目實驗界面中，如圖5-17所示。</p><p>　　圖5-18綜合項目界面</p><p>　　此界面中包含兩個實驗：</p><p>　　實驗一：運料小車往復(fù)運動試驗實驗：利用機(jī)電模塊，模擬小車往

96、復(fù)運動，其中變頻器給模塊電機(jī)供電，然后通過PLC遠(yuǎn)程控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，同時使用模塊的接近開關(guān)）</p><p>　　實驗二：多工步刨床刀頭進(jìn)給速度控制實驗</p><p>　　點擊運料小車往復(fù)運動試驗實驗按鈕時，進(jìn)入到如圖5-18的界面中。</p><p>　　圖5-19 運料小車往復(fù)運動試驗界面</p><p>　　由于條件的限制，我假設(shè)把

97、機(jī)電模塊上運動的金屬片在這里充當(dāng)運料小車，變頻器與機(jī)電模塊上的電機(jī)相連接，利用PLC的輸出來控制變頻器的N37~N37（相對應(yīng)的是變頻器上的多功能控制）以便來控制電機(jī)的調(diào)速。目前假設(shè)小車在軸承中部，按下開始按鈕1向左運行（對應(yīng)變頻器輸出頻率為35HZ），當(dāng)運料小車接近左接近開關(guān)4時，發(fā)出脈沖，使得電機(jī)由高速運行轉(zhuǎn)為低速運行（對應(yīng)變頻器輸出頻率15HZ）。當(dāng)運料小車與左行程開關(guān)4接觸時，再次發(fā)出脈沖信號，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，使運料小車以之前的低速

98、向右行駛（對應(yīng)變頻器輸出頻率15HZ），當(dāng)運料小車從左往右接近左接近開關(guān)4時，發(fā)出脈沖信號，使得運料小車保持原先的高速運行（對應(yīng)變頻器輸出頻率為35HZ），直至接近右接近開關(guān)6，同理，目前的接近開關(guān)發(fā)出脈沖信號，使運料小車減速行駛，當(dāng)與又行程開關(guān)接觸時候，電機(jī)再次反轉(zhuǎn)，使小車向左行駛。這樣一個循環(huán)過程結(jié)束。當(dāng)在任意時刻按下停止按鈕2，小車立即停止。</p><p>　　當(dāng)點擊綜合項目上多工步刨床進(jìn)給速度控制實驗按

99、鈕，進(jìn)入如圖5-19所示界面。</p><p>　　圖5-20多工步刨床進(jìn)給速度控制實驗界面</p><p>　　此界面中，當(dāng)按下復(fù)位按鈕時，刨削刀頭自動回復(fù)到最右端，只有壓下左行程開關(guān)時，按下啟動按鈕才能夠開始切削。在沒有接近接近開關(guān)時，保持較高的運動速度（35HZ），當(dāng)接近開關(guān)發(fā)出脈沖信號時，刨削刀頭低速運行（15HZ），開始切削工件。當(dāng)行程開關(guān)發(fā)出脈沖信號時候，刀頭停止向右運行，電機(jī)

100、反轉(zhuǎn)線圈通電，同時電機(jī)使得刀頭微抬起一點，讓刀頭脫離工件表面，當(dāng)接近開關(guān)發(fā)出脈沖時，刀頭以高速向左運行（35HZ），當(dāng)接近開關(guān)發(fā)出脈沖信號時刀頭減速（15HZ），遇到左行程開關(guān)后停止運行，間隔2秒后進(jìn)入下一個循環(huán)。任何時候按下停止按鈕，刀頭立即停止。</p><p><b>　　6通訊和調(diào)試</b></p><p><b>　　6.1通訊</b>

101、</p><p>　　6.1.1組態(tài)計算機(jī)與HMI設(shè)備的通訊</p><p>　　一個wincc flexible 項目創(chuàng)建和編譯完畢之后，需要將其從組態(tài)計算機(jī)上下載或者說叫做“傳送”到運行該項目的HMI設(shè)備才能使用，這就需要建立計算機(jī)與HMI設(shè)備的通訊。完成組態(tài)過程后，使用菜單“項目”、“編譯器”、“生成”來檢查項目的一致性。在完成一致性檢查后，系統(tǒng)將生成編譯好的醒目文件傳送至組態(tài)的HM

102、I設(shè)備。同樣，如果需要將HMI設(shè)備上已有的醒目進(jìn)行備份或維護(hù)等操作，也需要建立組態(tài)計算機(jī)與HMI設(shè)備的通訊，從而將HMI設(shè)備上已有的項目反向傳送到計算機(jī)上進(jìn)行項目的備份或維護(hù)。HMI設(shè)備必須連接至組態(tài)計算機(jī)才能傳送項目數(shù)據(jù)。如果HMI設(shè)備為PC,也可以使用數(shù)據(jù)介質(zhì)（例如磁盤）進(jìn)行傳送操作。傳送時，需要用到*.transfer,*.tfz,*.fwx這幾個格式的文件。如果未找到，并且在傳送數(shù)據(jù)時收到一條提示錯誤的消息，則需要再次編譯項目。

103、</p><p>　　6.1.2 HMI設(shè)備與控制器（PLC）的通訊</p><p>　　我們可以利用項目窗口中建立。在項目窗口中，雙擊左側(cè)項目視圖中的“通訊”組中的“連接”圖標(biāo)，在中間的工作區(qū)域?qū)⒋蜷_連接設(shè)置窗口。在此可以詳細(xì)設(shè)置HMI設(shè)備與控制器的連接參數(shù)?？梢栽凇敖涌凇毕吕斜砜蛑羞x擇可用的連接方式，在“HMI設(shè)備”選項區(qū)域設(shè)置HMI設(shè)備的連接參數(shù)，在“網(wǎng)絡(luò)”選項區(qū)域設(shè)置連接的連線類

104、型等參數(shù)，在“PLC設(shè)備”選項區(qū)域設(shè)置PLC設(shè)備的設(shè)備地址或IP地址等參數(shù)。HMI設(shè)備與控制器（PLC）的物理連接設(shè)置好之后，wincc flexible就可以通過變量和區(qū)域指針控制和實現(xiàn)HMI設(shè)備與控制器（PLC）之間的通訊。我們可以使用變量通訊，變量通訊分為內(nèi)部變量、外部變量。外部變量用于HMI設(shè)備和控制器（PLC）之間交換數(shù)據(jù)。因為外部變量是PLC中所定義的存儲位置的映像，無論是HMI設(shè)備還是PLC，都可對該存儲位置進(jìn)行讀寫訪問。

105、HMI設(shè)備和控制器（PLC）通過對控制器PLC中存儲位置的讀寫訪問，可以實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換，用戶可以通過HMI設(shè)備實時顯示控制器（PLC）中的數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)實際需要修改控制器（PLC）中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用戶對控制器的控制，進(jìn)而來控制工業(yè)過程。</p><p>　　6.1.3程序的傳送與數(shù)據(jù)通訊</p><p>　　HMI設(shè)備與控制器之間的通訊原理:HMI設(shè)備和PLC 通過變量、用戶數(shù)據(jù)區(qū)

106、和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。</p><p>　　變量:PLC與HMI使用過程值交換數(shù)據(jù)。在組態(tài)中,創(chuàng)建指向特定PLC地址的變量。 HMI從已定義地址讀取該值,然后將其顯示出來,操作員還可以在HMI中輸入要寫入相關(guān)PLC地址的值。</p><p>　　用戶數(shù)據(jù)區(qū):用戶數(shù)據(jù)區(qū)用于交換特殊數(shù)據(jù)，并且在使用此類數(shù)據(jù)時才會建立。</p><p>　　例如，下列情況需要使用用戶數(shù)據(jù)區(qū)：報

107、警、趨勢、配方、PLC作業(yè)。</p><p>　　wincc flexible可提供HMI與PLC之間進(jìn)行通訊時所需的不同網(wǎng)絡(luò)。 以下網(wǎng)絡(luò)對于與wincc flexible之間的通訊非常重要：</p><p>　　以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)：在以太網(wǎng)中，連接是通過通訊處理器(CP)或PLC的CPU建立的。其它網(wǎng)絡(luò)連接可使用CPU的MPI/PROFIBUS接口進(jìn)行建立。在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，可使用wincc fl

108、exible連接所有以物理方式連接到具有集成以太網(wǎng)接口或CP的網(wǎng)絡(luò)的 S7 模塊。同一個SIMATIC S7 上可連接多個HMI設(shè)備，而同一個HMI設(shè)備上也可連接多個PLC。可連接至HMI設(shè)備的最大通訊伙伴數(shù)取決于所使用的HMI設(shè)備。</p><p>　　畫面組態(tài)好了之后，需要將組態(tài)好的畫面?zhèn)鞯絊IEMENS TP170B七寸觸摸屏上，需要將觸摸屏與組態(tài)計算機(jī)用通訊電纜連接起來，并對觸摸屏進(jìn)行相對應(yīng)的設(shè)置才可以進(jìn)

109、行傳送。</p><p>　　MPI網(wǎng)絡(luò)：將HMI設(shè)備連接至PLC的MPI接口。同一個PLC上可連接多個HMI設(shè)備，而同一個HMI設(shè)備上也可連接多個PLC?？蛇B接至HMI設(shè)備的最大通訊伙伴數(shù)取決于所使用的HMI設(shè)備。將PLC組態(tài)為被動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。</p><p>　　PLC與觸摸屏之間是以通信方式連接的。因此必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，保證通信的順利進(jìn)行。設(shè)置分為PLC設(shè)置和觸摸屏設(shè)置兩個方面。&l

110、t;/p><p>　　(1)S7-200PLC的通信設(shè)置</p><p>　　在STEP 7-Micro/WIN對S7-200PLC通信端口進(jìn)行設(shè)置，將端口0的“PLC 地址”設(shè)置成2，將“波特率”設(shè)置為187.5kbps，如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1 PLC通信端口設(shè)置</p><p>　　(2)觸摸屏的通信設(shè)置</p&

111、gt;<p>　　在WinCC flexible項目菜單里雙擊“連接”圖標(biāo)，在新建的“連接_1”的通信驅(qū)動程里選擇“SIMATIC S7-200”，同時在“連接”表屏幕下方設(shè)定界面中將TP170B的地址設(shè)置為1，波特率為187500；網(wǎng)絡(luò)配置為MPI，并將S7-200的地址設(shè)定為2，如圖6-2所示。</p><p>　　圖6-2觸摸屏通信端口設(shè)置</p><p>　　將此設(shè)定

112、存盤并下載至TP170B即可與S7-200進(jìn)行通信了。</p><p><b>　　6.2調(diào)試</b></p><p>　　當(dāng)用戶基本組態(tài)完成一個項目時，在正式下載到實際設(shè)備之間，可以采用軟件系統(tǒng)自帶的模擬器進(jìn)行仿真測試。wincc flexible自帶的模擬器，可以用來離線測試項目。模擬器是一個獨立的應(yīng)用程序，隨wincc flexible一起安裝模擬器，允許直接在