雙面鉆孔組合機床控制系統(tǒng)設計

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第二部分 MCGS新加內容 2.1 MCGS的介紹 MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現場數據的采集與監(jiān)測、前端數據的處理與控制，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。 MCGS組態(tài)軟件包括三個版本，分別是網絡版、通用版、嵌入版。 具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。通過與其他相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現場采集、數據處理和控制的設備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構造自己的應用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數據采集模塊，無人值守的現場采集站、人機界面等專用設備。 2.2 MCGS的主要特性和功能 （1）簡單靈活的可視化操作界面； （2）實時性強、良好的并行處理性能； （3）豐富、生動的多媒體畫面； （4）開放式結構，廣泛數據獲取和強大的數據處理功能。 MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構建的形式來構造，不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設備驅動、動畫顯示和流程控制）的所有工件。初次以外，MCGS還提供了一套開放的課擴充接口，用戶可根據自己的需要用VB、VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構件來擴充系統(tǒng)功能。MCGS用數據庫賴管理數據存儲，系統(tǒng)可靠性高.MCGS設立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便，易于實現對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。 2.3 MCGS的編程語言 MCGS全中文組態(tài)軟件，采用C++語言編制，核心為組態(tài)結構。構架合理、連接靈活，結構層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。它是基于win95/98/nt視窗結構，能夠快速構造和和生成數據管理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等截面，輕松實現各種工程曲線、報表、數據瀏覽、遠程通訊、遠程采集、遠程診斷等功能的先進軟件。 2.4 MCGS的數據結構 MCGS數據管理功能強大，分為數據前處理（可以對設備采集進來的數據進行多種數值處理）、實時數據處理（提供數據瀏覽，各種曲線、報表等功能構件，對存盤數據庫的數據進行查詢、排序、運算等操作），同時可以掛外界外部數據庫，實現ODBC接口和OLE實時調用，可以和SOL、Server、Oracle、Access等數據庫相連，提供多種數據轉換方式，每種方法都可以獨立使用或組合使用。 數據瀏覽構件可同時以表格和曲線的形式顯示存盤數據庫中數據，實時曲線可以動態(tài)顯示當前的數據，并可以設定上下限值和時間的長短，以便于用戶查詢，同時提供DXCEL報表和MCGS自由報表。 2.5 MCGS的作用 MCGS全中文組態(tài)軟件是真正的32為程序，支持多任務、多線程，提供近百種繪圖工具和基本模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網絡設備，它支持Activex控件，包括溫控曲線、實時曲線、計劃曲線、歷史曲線、XY曲線、實時報表、歷史報表、單行報表、配方管理、數據庫管理、數據庫瀏覽統(tǒng)計、多媒體輸出等眾多構件。 MCGS全中文組態(tài)軟件可以完整實現ODBC接口，可與SQLServer、Oracle、Access等主要數據庫相連，可實現各種復雜的報表，并以不同方式增加、刪除數據庫中的記錄，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWOTKS等多種數據傳輸方案，提供4級安全保密機制。 工程組態(tài)軟件MCGS的最大優(yōu)點是組態(tài)方便，它融會了中外工控組態(tài)軟件的眾多長處，只要是稍微具外語常識，即可以方便組態(tài)。 2.6 MCGS嵌入版 由MCGS嵌入版生成的用戶應用系統(tǒng)，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五個部分構成。 窗口是屏幕中的一塊空間，是一個“容器”，直接提供給用戶使用。在窗口內，用戶可以放置不同的構件，創(chuàng)建圖形對象并調整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數以完成不同的功能。 在MCGS嵌入版中，每個應用系統(tǒng)只能有一個主控窗口和一個設備窗口，但可以有多個用戶窗口和多個運行策略，實時數據庫中也可以有多個數據對象。MCGS嵌入版用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構件，同時可以對實時數據進行可視化處理。 實時數據庫是MCGS嵌入版系統(tǒng)的核心實時數據庫相當于一個數據處理中心，同時也起到公用數據交換區(qū)的作用。MCGS嵌入版使用自建文件系統(tǒng)中的實時數據庫來管理所有實時數據。從外部設備采集來的實時數據送入實時數據庫，系統(tǒng)其它部分操作的數據也來自于實時數據庫。實時數據庫自動完成對實時數據的報警處理和存盤處理，同時它還根據需要把有關信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其它部分，以便觸發(fā)相關事件，進行實時處理。因此，實時數據庫所存儲的單元，不單單是變量的數值，還包括變量的特征參數（屬性）及對該變量的操作方法（報警屬性、報警處理和存盤處理等）。這種將數值、屬性、方法封裝在一起的數據我們稱之為數據對象。實時數據庫采用面向對象的技術，為其它部分提供服務，提供了系統(tǒng)各個功能部件的數據共享。 主控窗口構造了應用系統(tǒng)的主框架主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓，以及運行流程、特性參數和啟動特性等項內容，是應用系統(tǒng)的主框架。 設備窗口是MCGS嵌入版系統(tǒng)與外部設備聯系的媒介設備窗口專門用來放置不同類型和功能的設備構件，實現對外部設備的操作和控制。設備窗口通過設備構件把外部設備的數據采集進來，送入實時數據庫，或把實時數據庫中的數據輸出到外部設備。一個應用系統(tǒng)只有一個設備窗口，運行時，系統(tǒng)自動打開設備窗口，管理和調度所有設備構件正常工作，并在后臺獨立運行。注意，對用戶來說，設備窗口在運行時是不可見的。 用戶窗口實現了數據和流程的“可視化”用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象：圖元、圖符和動畫構件。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設計制作圖形畫面和定義動畫的方法。動畫構件對應于不同的動畫功能，它們是從工程實踐經驗中總結出的常用的動畫顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。通過在用戶窗口內放置不同的圖形對象，搭制多個用戶窗口，用戶可以構造各種復雜的圖形界面，用不同的方式實現數據和流程的“可視化”。 組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可定義512個。所有的用戶窗口均位于主控窗口內，其打開時窗口可見；關閉時窗口不可見。 運行策略是對系統(tǒng)運行流程實現有效控制的手段運行策略本身是系統(tǒng)提供的一個框架，其里面放置有策略條件構件和策略構件組成的“策略行”，通過對運行策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件操作實時數據庫、控制用戶窗口的打開、關閉并確定設備構件的工作狀態(tài)等，從而實現對外部設備工作過程的精確控制。 一個應用系統(tǒng)有三個固定的運行策略：啟動策略、循環(huán)策略和退出策略，同時允許用戶創(chuàng)建或定義最多512個用戶策略。啟動策略在應用系統(tǒng)開始運行時調用，退出策略在應用系統(tǒng)退出運行時調用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運行過程中定時循環(huán)調用，用戶策略供系統(tǒng)中的其它部件調用。 綜上所述，一個應用系統(tǒng)由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五個部分組成。組態(tài)工作開始時，系統(tǒng)只為用戶搭建了一個能夠獨立運行的空框架，提供了豐富的動畫部件與功能部件。 第三章 工程的建立與變量的定義 3.1 工程的建立 (1)單擊文件菜單中“新建工程”選項，彈出“新建工程設置”窗口，點擊確定按鈕。 (2)選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。 (3)在文件名一欄內輸入“雙面鉆孔組合機床”，點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。 圖3-1 新建工程 圖3-2 輸入工程名 3.2 變量的定義 在開始定義之前，我們先對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量。本系統(tǒng)至少需要個變量，見表1 表1 雙面鉆孔組合機床監(jiān)控系統(tǒng)變量分配表 變量名 類型 初值 注釋 啟動停止按鈕 開關 0 啟動控制信號，輸入1啟動，輸入0停止 復位停止按鈕 開關 0 復位控制信號，輸入1復位后停止；輸入0無效 上移信號 開關 0 工件上移信號，輸入1有效 上移信號1 開關 0 夾板上移信號，輸入1有效 下移信號 開關 0 工件下移信號，輸入1有效 下移信號1 開關 0 夾板下移信號，輸入1有效 左移信號 開關 0 右側快速退回信號，輸入1有效 左移信號1 開關 0 左側快進信號，輸入1有效 左移信號2 開關 0 左側工進左移信號，輸入1有效 右移信號 開關 0 右側快進信號，輸入1有效 右移信號1 開關 0 右側工進信號，輸入1有效 右移信號2 開關 0 左側快速退回信號，輸入1有效 夾緊信號 開關 0 工件夾緊信號，輸入1有效 放松信號 開關 0 工件放松信號，輸入1有效 插銷信號 開關 0 銷插銷完畢信號，輸入1有效 拔銷信號 開關 0 拔銷完畢信號，輸入1有效 左可見度 開關 0 左邊加工可見度，輸入1有效 右可見度 開關 0 右邊加工可見度，輸入1有效 垂直移動量 數值 0 工件垂直下移數值 垂直移動量1 數值 0 上板下移數值 水平移動量 數值 0 整個右滑臺右移數值 水平移動量左 數值 0 整個左滑臺左移數值 3.3變量定義的步驟 （1）單擊工作臺中的“實時數據庫”選項卡，進入“實時數據庫”窗口頁，如圖3-3所示。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數據對象”的名稱。其中一部分為系統(tǒng)內部建立的數據步驟對象?，F在要將表中定義的數據對象添加進去。 圖3-3 實時數據庫 （2）單擊工作臺右側“新增對象”按鈕，在窗口的數據對象列表中增添了一個新的數據對象，如圖3-4所示。 圖3-4 新添數據對象 （3）選中該數據對象，按“對象屬性|按鈕，或雙擊選中對象，這則打開“數據對象屬性設置”窗口。 a將“對象名稱”改為：啟動停止按鈕；“對象初值”改為：0；“對象類型”選擇：開關型；在“對象內容注釋輸入框|內輸入：啟動停止信號，輸入1啟動；輸入0停止 b單擊“確定”。 如圖3-5所示。 (4)按照步驟3-5，根據上面列表，設置其他數據對象。 (5)單擊“保存”按鈕。 圖3-5 數據對象屬性設置 第四章 工程畫面的建立 （1）在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。如圖4-1所示。 如圖4-1 新建用戶窗口 （2）選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。 （3）將窗口名稱改為：雙面鉆孔組合機床：窗口標題改為：雙面鉆孔組合機床；其他不變。 4.1雙面鉆孔組合機床監(jiān)控畫面的制作 （1）單擊“用戶窗口”。 （2）雙擊“用戶窗口”中的“雙面鉆孔組合機床”。進入編輯畫面。如圖4-2所示。 圖4-2 編輯環(huán)境 （2）單擊“工具箱”內的“標簽”按鈕，打開繪圖工具箱。 （3）選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，鼠標的光標呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖曳鼠標，根據需要拉出一個一定大小的矩形。 （4）在光標閃爍位置輸入文字“雙面鉆孔組合機床監(jiān)控系統(tǒng)”，按回車鍵在窗口的任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。 （5）選中文字框，作如下設置。 （6）點擊“填充色”按鈕，設定文字框的背景顏色為：沒有填充。 （7） 點擊“線色”按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。 （8）點擊“字符字體”按鈕，設置文字字體為：宋體；字型為：粗體；大小：二號 （9）點擊“字符顏色”按鈕，將文字顏色設為：“黃色”。單擊“保存”，“ 雙面鉆孔組合機床”文字編輯完畢。 （10）選中“雙面鉆孔組合機床監(jiān)控系統(tǒng)”的窗口標題，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口對“雙面鉆孔組合機床監(jiān)控系統(tǒng)”進行相同的操作。單擊繪圖工具箱中的插入“元件”圖標，彈出“對象元件管理”對話框，將相應的動畫元件添加到組態(tài)中?！皩ο笤芾怼比鐖D4-5所示： 圖4-3 對象元件庫 最終的監(jiān)控畫面如圖圖4-4所示： 圖4-4 雙面鉆孔組合機床監(jiān)控系統(tǒng) 4.2 運行策略的建立及定時器的編寫 1 運行策略的建立 進入“運行策略”窗口中，雙擊進入“循環(huán)策略”窗口，如圖4-5所示。 圖4-5 循環(huán)策略 左鍵點擊工具條，選中“新增策略行”，增加一策略行。單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構件。如圖4-6所示。 圖4-6 添加腳本程序 2.定時器的添加 選中“新增策略行”，增加一策略行。單擊“策略工具箱”中的“定時器”將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構件。如圖4-7所示。 圖4-7 添加定時器 定時器的設置如圖4-8所示： 4-8 定時器設置 4.3雙面鉆孔組合機床控制系統(tǒng)腳本程序的編寫 雙擊“腳本程序”工具條進入腳本程序編輯環(huán)境，編輯腳本程序如下： IF 下移信號2 = 1 THEN 垂直移動量 = 垂直移動量 + 1 ENDIF "工件下移速率為1" IF 上移信號2 = 1 THEN 垂直移動量 = 垂直移動量 - 1 ENDIF "工件上移速率為1" IF 下移信號1 = 1 THEN 垂直移動量1 = 垂直移動量1 + 1 ENDIF "上板下移速率為1" IF 上移信號1 = 1 THEN 垂直移動量1 = 垂直移動量1 - 1 ENDIF "上板下移速率為1" IF 下移信號 = 1 THEN 垂直移動量2 = 垂直移動量2 + 1 ENDIF "上板上移速率為1" IF 上移信號 = 1 THEN 垂直移動量2 = 垂直移動量2 - 1 ENDIF "上板下移速率為1" IF 右移信號11 = 1 THEN 水平移動量 = 水平移動量 + 1 ENDIF "右移速率為1" IF 左移信號11 = 1 THEN 水平移動量 = 水平移動量 - 1 ENDIF "右移速率為-1" IF 左移信號22 = 1 THEN 水平移動量左 = 水平移動量左 - 1 ENDIF "左移速率為1" IF 右移信號22 = 1 THEN 水平移動量左 = 水平移動量左 + 1 ENDIF "左移速率為-1" IF 啟動停止按鈕 = 1 AND 復位停止按鈕 = 0 THEN 定時器復位 = 0 定時器啟動 = 1 ENDIF "單擊啟動停止按鈕，定時器開始計時" IF 啟動停止按鈕 = 0 THEN 定時器啟動 = 0 ENDIF "再單擊啟動停止按鈕，定時器停止計時" IF 復位停止按鈕 = 1 AND 計時時間 >= 70 THEN 定時器啟動 = 0 ENDIF "單擊復位停止按鈕，定時器計時時間大于等于70s，定時器停止計時" IF 定時器啟動 = 1 THEN IF 計時時間 < 5 THEN 下移信號2 = 1 EXIT ENDIF "計時器啟動，工件下移" IF 計時時間 < 10 THEN 下移信號2 = 0 下移信號1 = 1 EXIT "工件停止下移，夾板下移" ENDIF IF 計時時間 < 15 THEN 下移信號1 = 0 下移信號 = 1 EXIT ENDIF " 夾板停止下移；開始插銷" IF 計時時間 < 20 THEN 下移信號 = 0 右主軸啟動信號 = 1 右移信號 = 1 工件夾緊標志 = 1 右移信號11 = 1 EXIT ENDIF " 插銷完畢；右主軸啟動；右滑臺快進" IF 計時時間 < 25 THEN 右移信號 = 0 右移信號1 = 1 EXIT ENDIF " 右滑臺工進" IF 計時時間 < 35 THEN 右移信號1 = 0 右主軸啟動信號 = 0 右主軸停止信號 = 1 左移信號 = 1 右移信號11 = 0 左移信號11 = 1 EXIT ENDIF " 右滑臺工進結束；右主軸停轉；右滑臺快速后退" IF 計時時間 < 40 THEN 左移信號11 = 0 左移信號 = 0 左主軸啟動信號 = 1 左移信號1 = 1 左移信號22 = 1 右可見度 = 1 左可見度 = 1 EXIT ENDIF " 右滑臺退回原位；左主軸啟動；左滑臺快進" IF 計時時間 < 45 THEN 左移信號1 = 0 左移信號2 = 1 EXIT ENDIF " 左滑臺工進" IF 計時時間 < 55 THEN 左移信號2 = 0 左主軸啟動信號 = 0 左主軸停止信號 = 1 右移信號2 = 1 工件夾緊標志 = 0 左移信號22 = 0 右移信號22 = 1 EXIT ENDIF " 左滑臺工進結束；左主軸停轉；左滑臺快速退回原位" IF 計時時間 < 60 THEN 右移信號2 = 0 上移信號 = 1 右移信號22 = 0 右可見度 = 0 左可見度 = 0 EXIT ENDIF " 左滑臺回到原位；拔銷" IF 計時時間 < 65 THEN 上移信號 = 0 上移信號1 = 1 EXIT ENDIF " 拔銷完畢；松開工件" IF 計時時間 < 70 THEN 上移信號1 = 0 上移信號2 = 1 EXIT ENDIF " 工件回到原位" IF 計時時間 >= 70 THEN 上移信號2 = 0 右主軸停止信號 = 0 左主軸停止信號 = 0 定時器復位 = 1 EXIT ENDIF " 左滑臺后退到原位；左右主軸停止信號結束；準備開始重新計時" ENDIF IF 定時器啟動 = 0 THEN 上移信號 = 0 上移信號1 = 0 上移信號2 = 0 下移信號 = 0 下移信號1 = 0 下移信號2 = 0 左移信號 = 0 左移信號1 = 0 左移信號2 = 0 右移信號 = 0 右移信號1 = 0 右主軸啟動信號 = 0 左主軸啟動信號 = 0 左主軸停止信號 = 0 右主軸停止信號 = 0 右移信號11 = 0 左移信號11 = 0 右移信號22 = 0 左移信號22 = 0 ENDIF "定時器停止工作，上述信號變回初始狀態(tài)" 19