1、畢 業 設 計題目：機器視覺檢測臺自動控制系統設計姓 名： 學 號： 學 院： 機電學院 專 業： 機械工程及自動化 指 導 教 師： 協助指導教師： 201 年 月 日北京聯合大學 畢業設計 摘 要為了提高機器視覺檢測系統中攝像頭的定位精度和實現攝像頭的全自動調節，本文結合實際工業生產需求詳細敘述了怎樣進行機械機構設計、硬件選型與硬件接線以及精度計算設計等工作。其中硬件設計包含怎么選擇合適的控制器、控制工藝、驅動設備、上位監控軟件及網絡通信方式等機器視覺檢測臺自動控制系統中的重要組成部分；精度計算設計主是指通過計算步進電機步距角與其高速脈沖頻率的關系來實現攝像頭移動位置的精確定位。關鍵詞：自

2、動檢測系統、PLC、步進電機AbstractPrecision detection technology as the key to promoting industrial development and the efficiency of detection to some extent reflects the development of the manufacturing sector; for machine vision inspection system has the advantage of high precision, on-line, real-time, non-c

3、ontact, etc., with industrial production field of automation requirements continue to increase, machine vision inspection applications in various fields more widely, such as assembly line parts recognition positioning, size and location of the measurement of mechanical components, parts flaw detecti

4、on, mechanical parts assembly Appearance inspection and product testing completely.In order to improve the positioning accuracy of the machine vision inspection system in the camera and the cameras automatic adjustment realization, this paper actual industrial production requirements described in de

5、tail how mechanical structure design, hardware selection and the hardware wiring and accuracy of the calculation and design work. The hardware design includes how to choose the right controller to control the process, drives, PC and network monitoring software, communications and other machine visio

6、n inspection station automatic control system, an important part; precision computing design of the main means by calculating the stepper motor step Relationship angle from its high-speed pulse frequency to achieve precise positioning camera movement position.Keywords: Automatically Detecting System

7、, PLC, Stepper Motor.目 錄摘 要IAbstractII引 言11緒論21.1上位監控21.2驅動技術22 總體方案設計42.1 機器視覺檢測臺控制系統構成42.1.1 機械總體結構42. 2控制工藝要求52. 3總體方案53硬件設計83. 1 信號分析83. 2 硬件選型93. 2 硬件組態103. 3I/O分配133. 4硬件原理圖143. 5操作面板和控制面板設計154 軟件設計174. 1 程序結構174. 2 主程序分析174. 3急停子程序194. 4復位子程序204. 5手動子程序204. 6自動子程序204. 7報警子程序225 上位設計235. 1 新建項

8、目235.1.1 添加新的驅動程序255.1.2建立新驅動程序的鏈接255. 3建立變量265. 4 初始畫面275. 5 運行畫面275. 6 報警畫面285. 7 參數畫面296調試及解決方案30結 論31致 謝32參考文獻33-III-北京聯合大學 畢業設計 引 言精密測量與檢測的效率很大程度上體現了制造業的發展水平，對精密測量與檢測技術要求有了極大地提高,且現代工業生產領域對自動化程度要求的越來越高，機器視覺檢測技術是一種在工業、醫療、智能交通等領域應用越來越廣泛的新型技術，機器視覺檢測技術是通過運用計算機圖形圖像學對攝像頭采集的圖像進行處理，而后運用自動化控制、計算機圖形圖像學、數字

9、信號處理等的非接觸式測量技術。在工業生產中,傳統的檢測技術需要眾多的檢測工人, 且存在眾多人類視覺不能夠感知的場合，如不可見物體感知、精確定量感知、危險場景感知等，這不僅影響生產效率加大生產成本,而且帶來不可靠及安全因素；而作為近幾十年迅速崛起的一種新型計算機技術與科學，機器視覺檢測技術克服了傳統檢測技術的缺點，即是使機器視覺具有信息處理的能力，用機器代替人來做相關的測量和判斷；所以近年來基于機器視覺的自動化檢測系統已經在汽車制造、醫學檢測、食品檢測以及各種工業加工品生產檢測等眾多工作危險或者人工無法完成的環境下代替人工工作。機器視覺在應用于實際項目之前，通常需要在檢測臺上進行算法研究和測試。

10、目前市場上的機器視覺檢測系統為適應不同對象的檢測要求，攝像頭的位置通常可以進行調解，但大都是手動調節或半自動調節。本設計所設計機器視覺檢測系統機構中的攝像頭可以進行自動調節，并可實現上位監控和控制系統之間的通信；在上位監控系統中有攝像頭位置狀態顯示，可進行上位調節控制、參數設置和報警等功能。1緒論機器視覺是一個正處在快速發展中的學科，其理論體系及控制體系還在不斷完善，而隨著工業生產領域對自動化程度要求的不斷提高，對機器視覺檢測系統的要求也在不斷提高，因此進一步開展視覺檢測的實踐研究和理論探索，引進及學習國外先進的機器視覺檢測技術與學術思想，對開拓視覺檢測新的應用領域，具有十分重要的意義。1.1

11、上位監控目前市場上的上位監控軟件有iFIX、組態王、InTouch、WinCC等等。其中，InTouch：InTouch軟件是第一批進入中國的組態軟件。在八九十年代，基于Windows3.1的InTouch軟件一度讓早期研究人員耳目一新，而且InTouch可以提供大量的圖庫；但是，早期的InTouch軟件采用方式與驅動程序通信，使用性能較差，最新的InTouch7.0版已經完全適用基于32位的Windows操作平臺，并且提供了OPC支持。組態王：組態王是中國第一家相對具有一定影響力的組態軟件開發公司；組態王給用戶提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持方便中國用

12、戶使用，組態王也提供多種硬件驅動程序。WinCC：西門子公司旗下的WinCC上位監控軟件也具有一套完備的組態開發環境，WinCC上位監控軟件可提供類語言的腳本，包括調試環境，WinCC內嵌OPC支持，并可對分布式系統進行組態。1.2驅動技術現行市場中所流通的驅動設備主要分為氣壓驅動、液壓驅動、電氣驅動。氣壓驅動主要優點是經濟成本低，驅動系統具有緩沖作用，氣源方便，結構相對簡單，能夠在粉塵、高溫等環境惡劣的條件中工作。氣壓驅動的缺點是裝置體積大，功率質量比小，同時由于空氣的可壓縮性使得機器人在任意定位時，位姿精度不高。適用于灰塵大、易爆與易燃的場合。液壓驅動與氣壓驅動相比體積小，驅動平穩，系統的

13、固有效率高，且快速性好，功率質量比大，同時液壓驅動的速度調節比較簡單，能夠在較大范圍內實現無級調速；用電液伺服調整運動方向和液體流量時，可以使機器人的軌跡重復性提高；液壓驅動的缺點是易漏油，這將影響定位的精度與工作的穩定性，而且會造成污染環境。液壓驅動大多用于要求運行速度偏低，輸出力較大的場合。電氣驅動是利用各種電機產生的轉矩或力，直接或經過減速機構去驅動負載，減少了由電能變為壓力能的中間環節，直接獲得要求的機器人運動；由于電氣驅動具有響應快，信號監測、信號監測、運動精度高，信號監測、使用方便，成本低廉，不污染環境，傳遞和處理方便，驅動效率高等諸多優點，電氣驅動已經成為市場中應用最多，最普遍的

14、驅動方式。1.3主要研究內容機器視覺自動檢測臺控制系統的設計任務旨在研制一臺在高度和水平方向均能實現自動調節的裝置，主要研究內容包括：機械設計，控制系統硬件設計和上位界面軟件設計等。2 總體方案設計機器視覺自動檢測臺控制系統的設計的主要研究內容包括：機械設計，控制系統硬件設計和上位界面軟件設計等。故需對本設計實施方案在控制器、控制工藝、驅動設備、上位監控軟件及網絡通信方式選擇進行詳細分析。2.1 機械結構機器視覺自動檢測臺系統主要包括傳輸機構、升降機構、水平移動機構等機械機構。根據項目需求，其中傳輸機構主要負責傳輸待檢測工件，可以使用普通電機皮帶傳輸。所以需要設計傳送裝置，而升降機構與水平移動

15、機構的主要工作是驅動升降機機構和水平機構將攝像頭移動到指定位置，可以使用絲杠滑桿結構實現。又因要求攝像頭移動位置要精確，因此可以使用步進電機或伺服電機進行驅動。機械結構示意圖如圖2-1所示。1、步進電機1 2、上限位開關 3、升降導軌絲杠 4、左限位開關 5、攝像頭安裝位置6、步進電機2 7、升降滑塊 8、水平移動滑塊 9、連接板 10、水平導軌絲杠11、右限位開關 12、下限位開關 13、傳輸裝置 14、頭輥 15、尾輥圖2-1機械機構示意圖2. 2控制工藝要求機器視覺自動檢測系統包括傳輸機構，升降機構，水平移動機構，機器視覺設備和控制系統等。機器視覺設備包括攝像頭，光源（可選）和計算機。傳

16、輸機構負責傳輸待檢測工件，可以使用普通電機皮帶傳輸。驅動升降機機構和水平機構將攝像頭移動到指定位置，可以使用絲杠滑桿結構實現。由于要求攝像頭移動位置要精確，因此可以使用步進電機或伺服電機進行驅動。計算機需要顯示攝像頭當前的位置，并通過控制系統實現對電機的控制。（a）啟動：在系統處于停止狀態時，按下控制面板上的SB1系統啟動按鈕，若攝像頭不在初始位置，則系統啟動指示燈HL1閃亮，若攝像頭位于初始位置，則啟動指示燈HL1常亮。（b）復位：系統啟動后，按下復位按鈕SB2，攝像頭回復初始位置。（c）模式選擇：系統啟動并復位成功后，由SA1實現就地/遠程模式的選擇，并通過相應的指示燈進行模式指示。（d）

17、就地控制：系統啟動且攝像頭回復初始位置后，可通過控制面板上的手動點動按鈕調節攝像頭位置，通過控制面板上的啟停按鈕實現傳送帶的啟停傳輸。其攝像頭具體位置可在上位監控系統中進行顯示。（e）遠程控制：攝像頭具體位置可在上位監控系統中進行顯示。光電傳感器故障或運行故障，在上位監控系統中均能實現報警功能。在系統啟動且攝像頭回復到初始位置后，可以通過上位監控系統中的手動模式實現攝像頭位置的點動調節，而在自動模式下在參數畫面中放置的輸入輸出域中輸入移動量，點擊確定按鈕可對攝像頭進行精確定位，以及對傳送帶進行遠程啟停控制。2. 3總體方案機器視覺自動檢測臺控制系統實現對攝像頭的位置進行自動調節和高精度定位。本

18、畢業設計的實施方案在控制器、控制工藝、驅動設備、上位監控軟件及網絡通信方式選擇進行以下分析。（1）驅動設備選型本課題傳輸機構、升降機構、水平移動機構等機械機構，所需機械運動要靠驅動設備來實現，直流電機、交流電機、伺服電機、步進電機等都是可供選擇的驅動設備。其中，傳輸機構主要負責傳輸待檢測工件，將待檢測工件運送到指定位置，所以傳送裝置可以采用價格低廉的直流電機來進行件的傳輸，而升降機構與水平移動機構的主要工作是驅動升降機機構和水平機構將攝像頭精確移動到指定位置，因此可以使用步進電機或伺服電機進行驅動。而步進電機與伺服電機相比價格低廉，且其控制精度足以滿足課題研究需求，因而在此設計中選擇可以通過控

19、制脈沖個數來控制角位移量以達到準確定位的目的。（2）控制器選擇目前市場上的機器視覺檢測系統主要分為PLC系統及單片機系統，而PLC憑借著可靠的、分立邏輯和簡單的模擬I/O且系統構成靈活，擴展容易，并能與上位機組成復雜的控制系統，實現生產過程的自動化；編程簡單，使用方便，可采用簡明的邏輯圖、語句表、梯形圖等編程語言，而無需計算機知識，因此現場調試容易，系統開發周期短。另外PLC也可在線進行修改程序，改變控制方案也不用拆動硬件。因此本課題選用PLC作為控制系統。 PLC的品牌眾多，有國外著名品牌西門子、三菱、通用、施耐德等，也有國內生產的臺達、永宏、深圳合信、德維深、和利時、淅大中控、江蘇信捷等。

20、而相對于其他品牌的PLC，西門子PLC的模擬量模塊價格便宜，開放性好，程序簡單，性能質量好,支持多種通信協議,產品售前售后服務到位，適用多種人機界面和監控組態軟件利于多廠家設備的通訊與集成，西門子具有很多功能塊，減輕了設計人員的編程負擔。本設計選用西門子品牌的S7系列的PLC，而本課題輸入及輸出量較多故選取西門子S7-300為機器視覺檢測臺自動控制系統的控制器。（3）上位監控軟件選擇目前市場上的上位監控軟件有iFIX、組態王、InTouch、WinCC等等。其中，iFIX功能強大，但是操作繁瑣，適用于大型的或較復雜的控制系統；組態王設計簡潔直觀，適應性強；InTouch的單功能較簡單，但在分布

21、式結構、大型應用上能力較弱；而WinCC的功能強大，應用靈活，擴展功能開放簡易，而且與西門子PLC的方便集成，有豐富的功能選件，更適用于該課題。綜上所述，最終選用WinCC作為控制系統的上位監控軟件。綜上，本課題的系統結構框圖如圖2-4所示。圖2-4系統結構框圖3硬件設計根據驅動設備選型與控制工藝要求，選擇相應控制驅動設備以及所需其他設備，進行硬件選型，硬件接線與硬件設計。3. 1 信號分析本設計需要控制步進電機，步進電機的方向信號為輸出信號，靠脈沖輸出控制故需要兩個高速脈沖信號；再根據對本設計的控制工藝分析，并結合所需要控制的驅動設備。在分析相應的控制任務和需實現的功能情況下總結統計出，本設

22、計共需數字量輸入信號14個；數字量輸出信號11個；數字量輸入信號表詳見表3-1；數字量輸出信號詳見表3-2。表3-1 數字量輸入信號序號名 稱符號類型1啟動按鈕SB1DI2復位按鈕SB2DI3停止按鈕SB3DI4急停按鈕SB4DI5上行按鈕SB5DI6上行按鈕SB6DI7上行按鈕SB7DI8上行按鈕SB8DI9就地/遠程模式選擇開關SA1DI10手動/自動選擇開SB2DI11上限位開關SQ1DI12下限位開關SQ2DI13左限位開關SQ3DI14右限位開關SQ4DI表3-2數字量輸出信號序號名 稱符號類型1步進電機1方向M2DO2步進電機2方向Y1DO3系統指示燈HL1DO4報警指示燈HL2D

23、O5遠程控制指示燈HL3DO6就地控制指示燈HL4DO7手動模式指示燈HL5DO8自動模式指示燈HL6DO9直流電機繼電器M1DO10步進電機1脈沖M2D011步進電機2脈沖M3D03. 2 硬件選型本設計需要用到步進電機并對其進行精確控制，故需要有高速脈沖輸出，而西門子緊湊型S7-300C系列的PLC中CPU31XC型號的CPU都具有高速脈沖輸出，本設計選用的CPU型號為6ES7 313-6CE01-0AB0。經過信號分析可知本設計共需數字量輸入信號14個；數字量輸出信號9個；高速脈沖信號輸出2個，所以還需要擴展模塊，本設計選擇6ES7 323-1BH01-0AA0型號的數字量輸入輸出模塊。

24、初步確定所需材料與器件型號具體清單見表1-4。表3-4 硬件清單表序號材料/器件型號/規格/訂貨號1PLC分布式機架6ES7 390-1AE80-0AA02開關電源HB-60W124V-1b3CPU6ES7 313-6CE01-0AB04數字量輸入輸出模塊6ES7 323-1BH01-0AA05永磁直流減速電機302YJ6兩相步進電機35 HBP22BL4-TRO7選擇開關T80-T8按鈕(綠色)LA128A9按鈕(紅色)LA128A續表3-4 硬件清單表序號材料/器件型號/規格/訂貨號10按鈕(黃色LA128A11按鈕(白色)LA128A12急停按鈕AVW 6681316綠色指示燈AD16-

25、16V1416藍色指示燈AD16-16V1516紅色指示燈AD16-16V16限位開關CM-170417光電傳感器E3F-DS30C418繼電器2790C19斷路器5SJ6220步進電機驅動器ZD-873121接線端子SAK JXB 2.5/EN22絲杠滑桿機構1DTX0808-30023絲杠滑桿機構2DTX0808-40024型材2040500mm25PVB傳送帶寬100mm,長806mm，厚1.2mm26尼龍托輥40mm,長100mm3. 2 硬件組態本設計具有高速脈沖輸出和使用定時器，所以需對CPU的循環特性和時鐘存儲器及脈寬調制調用進行設置。根據本設計的課題任務，機器視覺檢測臺的硬件模

26、塊選擇及配置如圖3-1所示。其中1號槽安裝電源模塊，選擇了一塊輸入AC220V、輸出DC24V/2A的電源模塊。2號槽安裝CPU模塊。需設置CPU與PC通信的接口MPI的地址為2，用于下載程序和監視程序運行。3號槽為接口模塊本設計不需要，所以3號槽空出不安裝模塊。4號槽安裝I/O模塊，安裝本設計所需的數字量輸入輸出模塊。圖3-1 硬件配置本設計需要定時器來控制脈沖輸出已達到精確定位的目的，因此設置CPU的掃描周期為150ms,保存時鐘信號的位存儲器的存儲器字節是10，如圖3-2。圖3-2 CPU設置本設計是通過控制脈沖輸出來控制步進電機，在硬件組態通過設置脈沖輸出周期及脈沖寬度的來調節步進電機

27、的移動速度。可雙擊硬件組態下的計數進入計數器屬性對話框對相應的脈沖輸出參數進行設置，設置方式如圖3-3所示。圖3-3 脈寬調制組態CPU計數模塊作為普通數字量輸出點使用時，其系統默認地址為Q124.0、Q124.1、Q124.2（可自行修改），作為高速脈沖輸出時，對應的通道分別為0通道、1通道、2通道（通道號為固定值，不能自行修改）。每一通道都可輸出最高頻率為2.5KHZ（周期為0.4ms）的高頻脈沖。在CPU計數模塊的屬性對話框中需要調用通道0和1和脈寬調制功能，相應設置如圖3-4。圖3-4 脈寬調制參數設置1設置脈沖參數：在上圖的對話框中選擇OK，對應通道被設置脈寬調制工作方式，脈沖參數將

28、被設置為默認值。計數器屬性對話框會出現一個新的標簽，脈寬調制標簽，選擇此標簽可對脈寬參數進行設置，如圖3-5所示。圖3-5 脈寬調制參數設置23. 3I/O分配通過對本設計進行的信號分析及對輸入輸出設備的分析、分類和整理，進行了相應的I/O地址分配。本設計的I/O分配如表3-3所示。表3-3 I/O分配表名稱類型符號地址啟動按鈕DISB1I0.6復位按鈕DISB2I0.7停止按鈕DISB3I1.0急停按鈕DISB4I1.1上行按鈕DISB5I1.2下行按鈕DISB6I1.3左行按鈕DISB7I1.4右行按鈕DISB8I1.5位置傳感器DIS0I1.6遠/近程模式選擇開關DIS1I2.0手/自動

29、模式選擇開關DIS2I2.1上限位開關DISQ1I2.2下限位開關DISQ2I2.3左限位開關DISQ3I2.4右限位開關DISQ4I2.5續表3-3 I/O分配表名稱類型符號地址步進電機1DOM2Q0.0步進電機2DOM3Q0.1步進電機1方向DODIR1Q0.3步進電機2方向DODIR2Q0.4系統指示燈DOHL1Q2.0報警指示燈DOHL2Q2.1遠程控制指示燈DOHL3Q2.2就地控制指示燈DOHL4Q2.3手動模式指示燈DOHL5Q2.4自動模式指示燈DOHL6Q2.5直流電機DOM1Q2.73. 4硬件原理圖外界電源通過連接一個低壓斷路器作為手動通電開關，而后通過開關電源將引進的2

30、20V的電壓轉換為24V電壓為各設備供電，為實現PLC對步進電機的控制需要連接步進電機驅動器，步進電機驅動器應與開關電源所引出的兩根電線相連，而直流電機的控制主要是使用繼電器。電路硬件接線原理圖如圖3-6至圖3-8。圖3-6主電路原理圖圖3-7CPU接線 圖3-8數字量輸入/輸出模塊接線3. 5操作面板和控制面板設計本設計根據硬件選型中所需電器元件的數量和尺寸大小，將其在機架上的安裝位置進行了合理化的布置，并繪制相應的控制面板布局圖及操作面板布局圖。如圖3-9至圖3-10所示。圖3-9控制面板布局圖圖3-10操作面板布局圖-33-4 軟件設計本設計采用梯形圖語言編程，梯形圖編程的優點在于中簡單

31、、直觀、易讀好懂，根據本設計項目的控制工藝要求可采用模塊化編程可使程序較清晰，便于修改和擴充等。4. 1 程序結構根據對整體控制工藝要求分析，本項目程控制工藝較為復雜，因而采用模塊化編程將機器視覺檢測臺自動控制系統設計項目分解成幾個子系統，編寫各自的子程序進行控制。其中在主程序OB1設置各子程序塊調用條件來控制調用個子程序塊，添加功能塊FC10作為急停子程序編寫對急停按鈕的處理指令，FC20用來編寫攝像頭回復初始位置的子程序，FC30可作為手動控制攝像頭左右及上下移動的點動子程序，FC40設為自動子程序用于遠程監控下攝像頭自動調節的精確定位，而FC50用于放映攝像頭到各限位時的報警子程序。綜上

32、所訴本設計程序結構框圖如圖4-1。圖4-1程序結構圖4. 2 主程序分析主程序OB1主要是進行各子程序的條件調用，當相應的條件滿足后可以調用相應子程序；以實現相應的控制需求。主程序OB1的程序流程圖如圖4-2所示。圖4-2主程序流程圖 本設計應對步進電機進行精確控制，而在S7-300PLC中，脈沖輸出的編程需要通過調用系統功能塊(SFB)進行，脈沖輸出功能塊為SFB49。控制升降系統的步進電機的脈沖輸出通道設為0通道，控制水平移動的步進電機脈沖輸出通道采用1通道。相應程序設計如圖4-3所示。圖4-3 SFB49指令調用4. 3急停子程序為保障機器視覺檢測臺的設備安全運行以及操作人員的人身安全，

33、若遇到任何緊急情況，可按下控制面板上的“急停按鈕”，使各執行部件立即停止動作，并維持在當前狀態以避免發生意外。急停程序如圖4-4。圖4-4急停子程序4. 4復位子程序若按下啟動按鈕時系統指示燈閃亮攝像頭不在初始位置，需按下操作面板上的“復位按鈕”調用復位子程序，開始執行復位程序使攝像頭移動到初始位置，攝像頭到達初始位置后系統指示燈變為常亮。復位程序如圖4-5。圖4-5復位程序4. 5手動子程序若滿足手動子程序調用條件，可調用并執行手動子程序，在手動模式下按下操作面板的上行按鈕攝像頭向上運行，按下操作面板的下行按鈕攝像頭向下運行，按下操作面板的左行按鈕攝像頭向左運行，按下操作面板的右行按鈕攝像頭

34、向右運行，這可實現攝像頭的點動控制可以手動調節攝像頭的位置。手動控制程序如圖4-6。圖4-6手動程序4. 6自動子程序自動子程序是在遠程模式下才可調用的，為通過對自動子程序的編寫來實現步進電機的精確定位需要進行相應的分析。步進電機有步距角，它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，本設計中的步進電機的步距角為=1.8。它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。本設計的步進電機驅動器對步進電機步距角進行了二分故=0.9，步進電機每轉一周是360，每轉一周需要的脈沖數導軌絲杠的導程S=8mm，故步進電機每轉一周滑塊移動8mm，則滑塊

35、移動1mm需要脈沖在硬件組態的脈寬參數設置中脈沖周期T=40.1ms。滑塊移動1mm需要時間本設計應用的是S ODT：接通延時定時器，每個定時器占用定時狀態的1位地址空間和定時時間值的16位地址空間，定時時間值以BCD碼的格式存放，本設計才用的時間基準是10ms,假設需要移動的距離為X mm則所需時間為2Xms。在WinCC參數畫面中添加相應的“輸入/輸出域”連接相應變量，給定X的值，運用整數乘法指令：MUL I將X乘2后放進另一字節中如圖4-7所示；調用轉換器I BCD指令，將整數轉換為16位的BCD碼轉存到MW20中如圖4-8所示；調用S ODT：接通延時定時器，將MW20放在定時時間值輸

36、入端如圖4-9所示。圖4-7 MUL I指令圖4-8 I BCD指令圖4-9 S ODT指令4. 7報警子程序若在手動模式下運行時攝像頭到達各限位觸及限位開關后，若繼續按下相應方向的按鈕開關則報警燈亮。若在自動模式下運行時攝像頭移動到各限位后，還未到達設置時間會導致報警燈亮。報警程序如圖4-10。圖4-10 報警程序5 上位設計對于具有實際應用價值的PLC控制系統來講，除了硬件設備和控制軟件之外，還應有便于用戶操作的人機界面。在上位界面中可以顯示當前設備的工作狀態，也可以通過操作界面對設備的運行過程進行控制，上位畫面主要有初始畫面，運行畫面，參數畫面，報警畫面組成。初始畫面主要用于操作人員登錄

37、及各畫面調用；運行畫面主要用于監視工作臺運行情況和參數畫面、報警畫面的調用；參數畫面在于設置所需數據對工作臺進行相應控制；報警畫面是作為發生各類操作問題及安全問題進行相關報警提示級信息記錄；上位畫面結構如圖5-1所示。圖5-1上位畫面結構圖5. 1 新建項目創建項目后，WinCC運行系統將采用項目的默認設置。然而，本設計所設計的上位程序需要在不同的計算機上運行，而若將其他計算機組態的WinCC項目復制到另一個計算機時，需修改“計算機屬性”中的計算機名稱使其與運行WinCC的計算機名稱相同，否則無法運行該項目。因本項目具有報警功能需要報警記錄運行系統等設置。項目屬性設置如圖5-2至圖5-3所示。

38、圖5-2計算機屬性設置圖形運行系統圖5-3計算機屬性設置啟動5. 2 建立上位監控的通訊通信驅動程序用于WinCC與所連接的PLC控制系統之間的數據交換。在創建過程變量前，必須安裝與PLC控制系統相匹配的通信驅動程序，并至少創建一個過程連接。5.1.1 添加新的驅動程序單擊WinCC項目管理中的“變量管理”，并在鼠標右鍵快捷菜單中選擇“添加新的驅動程序”命令，打開“添加新的驅動程序”窗口，在此窗口下選擇為SIMATIC S7協議組的SIMATIC S7 Protocol S，其支持西門子S7-300CPU的各種通信協議，如圖5-4所示。圖5-4添加新的驅動程序5.1.2建立新驅動程序的鏈接本設

39、計僅是計算機與一個CPU進行短距離信息傳輸且所需傳輸數據量較小，故兩者之間的網絡通信應用MPI網絡。參數設置如圖5-5至圖5-6所示。圖5-5建立新驅動程序的鏈接圖5-6系統參數設置5. 3建立變量在WinCC運行環境下，設備的運行狀況應實時反映在變量的數值中，操作人員可以監視過程數據，同時操作人員在計算機上發布的指令也是通過變量傳送給檢測臺相應運行機構；為了實現項目的上位控制要求，本項目建立了與PLC有過程鏈接的外部變量。變量表如圖5-7所示。圖5-7WinCC變量表5. 4 初始畫面在初始畫面中設置了兩個按鈕，分別是登錄按鈕、進入畫面按鈕。在進入各運行畫面之前需要進行登錄，如果無法登錄則不

40、能進行上位運行操作及各畫面監控。只有登錄成功后才可點擊按鈕進入相應畫面。操作人員完成相應操作后，可以點擊退出按鈕退出登錄。初始畫面設置如圖5-8所示。圖5-8初始畫面5. 5 運行畫面在初始登錄畫面中登錄成功后，單擊運行畫面按鈕后跳轉至運行畫面。而在運行畫面中設有一個系統指示燈、報警指示燈、遠/近程模式選擇指示燈、位置傳感器和傳輸機構、升降機構、水平移動機構，初始畫面按鈕、報警畫面按鈕、退出運行按鈕。在運行畫面中，還可以對報警畫面進行監控。運行畫面如圖5-9所示。圖5-9運行畫面5. 6 報警畫面在運行畫面中單擊報警畫面按鈕后彈出報警畫面窗口查看報警信息。在運行過程中當到達限位開關若還繼續運行

41、電機則會產生報警。報警畫面如圖5-10所示。圖5-10報警畫面5. 7 參數畫面在運行畫面中可以對參數畫面進行監控，參數畫面中設有遠/近程模式選擇按鈕；在遠程模式下點擊手動按鈕調用手動子程序，然后單擊上行、下行、左行、右行按鈕中的任一各控制設備運行，進行電動控制。在自動模式下，可在文本輸入框中輸入給定的移動距離來實現攝像頭的精確定位，設置完成后點擊退出設置按鈕可回到運行畫面。參數畫面設置如圖5-11所示。圖5-11參數畫面6調試PLC的調試分為硬件調試與軟件調試，硬件調試主要是對控制面板與操作面板的接線進行測試。軟件的調試即程序調試，程序調試的目的是測試程序、查找錯誤、修改錯誤，直到能夠實現程序的功能為止。硬件調試的方法是在打點之前，根據I/O分配表在項目中創建一個符號表，創建主程序OB1，打開主程序OB1，在OB1中調用“監控/修改變量”工具，在變量表中輸入要修改或監視的變量，一般順序是先選擇輸入變量，然后選擇受輸入影響以及影響輸出的變量，最后選擇輸出變量。輸入變量完成后，按下相應按鈕觀察變量表中對應的狀態