邮件分拣系统的MCGS界面控制设计

目录
引言 (2)
第1章绪论 (3)
第2 章材料分拣系统的PLC 部分 (4)
2.1 PLC 材料分拣系统的设计要求 (4)
2.2 材料分拣系统的设计思路和方案选择 (4)
2.3 材料分拣系统的流程图 (5)
2.4 GX Developer软件的使用及编程规则 (6)
2.5实验二十三邮件分拣系统模拟 (8)
第3章材料分拣系统的组态部分 (11)
3.1 MCGS组态软件的介绍 (11)
3.1.1 MCGS的主要特性和功能 (11)
3.1.2 MCGS系统的构成 (12)
3.2 材料分拣系统组态监控工程简介 (12)
3.3 分拣系统组态工程的建立 (13)
3.4 制作分拣系统的组态工程画面 (14)
3.4.1创建分拣系统监控的用户窗口 (14)
3.4.2 设置分拣系统监控的用户窗口属性 (14)
3.4.3 创建工程图形 (15)
3.4.4 编辑工程图形 (16)
3.5 定义分拣系统组态数据对象 (19)
3.6 分拣系统的动画连接 (23)
3.7 材料分拣系统的脚本程序 (27)
第4章MCGS组态软件与PLC的通讯 (29)
4.1 选择分拣系统设备构件 (29)
4.2 设置分拣系统的设备构件属性 (30)
4.3 通讯通道的连接 (30)
4.4 分拣系统的调试 (32)
4.5触摸屏界面 (33)
5结论与展望 (40)
参考文献 (41)
附录A：材料分拣系统组态动画效果图 (42)
附录B：主要参考文献及摘要 (43)
外文文献中文译文： (45)
引言
本次设计的材料分拣系统是在分拣系统的应用日渐广泛的情形下设计的。

材料分拣系统是个应用范围很广的系统，在本设计之前已经被很多工厂、公司及邮政系统所采用，本次设计的只要内容是用组态软件对分拣系统进行实时监控及上下位机的连机通讯。

在PLC控制下的下位机经过数据线的连接把分拣系统的每个步骤及时的反馈给上位机，上位机能在第一时间把下位机的现状反映在电脑屏幕上，从而能方便工作人员对整个系统的操作。

因为是远离操作的现场，所以能大大的降低事故发生率，还能大大的提高工作效率。

在实验室中所用的分拣系统能将不同材质，不同颜色的材料分离出来。

在用本设计的系统对他进行监控后可以清晰的看到每个材料被分拣以及反映出系统没有材料时系统自动停止的整个过程。

这样的一个操作系统能广泛的应用于工厂的选材，加工等行业。

能很大程度上提高生产效率。

在生产效率日益被关注的今天，它必然能在各个行业得到应用。

第1章绪论
MCGS是一套用于快速构造和生成计算机控制系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种各样32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛应用。

MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。

同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程本身问题，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。

随着商品品种的增多，配送中心的增多，多品种、高频次、随机性的商品分类（分拣）作业，进入九十年代后得到迅速发展。

出错率高、费时费力的人力分类作业，很快被自动分拣机及其系统所替代，开始于邮政包裹分拣系统，目前广泛应用于流通、商业的物流中心和配送中心。

分拣系统为邮政、工厂的工作效率等方面带来的方便是显而易见的。

在国内外都应用的非常广泛，它之所以能得到大家的认可除了它能大大提高工作效率外还能使工作变的轻松、方便。

操作人员可以在办公室就能清楚的知道工作现场的情况，能随时开始，暂停生产线的工作，也就实现了远程操控的目的。

本课题的主要研究的内容是如何使上下位机实现监控，这就要求设计者对课题要充分了解，在了解了PLC是如何控制分拣系统的前提下采用组态软件MCGS对其进行监控，监控的过程正是本次设计的主要研究对象。

组态软件是如何设计的，组态软件是如何同PLC进行通讯的，这些都是本设计需要解决的问题。

第2 章材料分拣系统的PLC 部分
自上世纪70 年代以来，PLC 的诞生将电气控制领域带入了一个全新的境界。

它面向工业控制的独特特点受到了广大使用者的欢迎，大大的提到了控制系统的可靠性。

本设计中所用到的是三菱FX2N系列PLC，本章将介绍利用该系列PLC 设计对材料分拣系统的控制。

2.1 PLC 材料分拣系统的设计要求
根据材料分拣器的运行情况，在每个分拣点安装一个传感器，该传感器是检测被测材料是否是需要分离出来的器件。

如果符合则对应的气泵将被测材料分拣出来，如果不符合则气泵不动，被测材料随皮带继续向前运行。

检测是否有材料在货物箱内的传感器1 对应的气泵和皮带的运行时序图如下图所示。

传送带
气缸1
图2-1 状态时序图
从上图可看出气泵1 和皮带的工作状态真好是相反的，即气泵工作皮带停止，皮带工作气泵停止。

2.2 材料分拣系统的设计思路和方案选择
本次设计就是要设计出一个分拣材料的器材，传统的单片机也可以实现这
个功能，可是他存在抗干扰能力差，不易于检查，修理等等不足之处。

采用PLC 对其设计则解决了这些问题。

PLC 在电子线路和机械结构中主要采用大规模与超大规模集成电路，I/O 系统设计有完善的通讯保护与通讯调理电路，在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。

在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施。

在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，因此PLC 具有较高的抗干扰能力。

本次设计采用三菱系列的FX 2N -48MR 的PLC。

在设计材料分拣控制时有两种方案：一种是利用PLC 基本指令设计材料分拣控制；另一种是利用步进功能来控制分拣系统。

如果选择第一种方案设计材料分拣控制，梯形图复杂不容易看懂，如果在编程的时候出现什么问题也不好排除。

选择第二种方案利用PLC 步进功能指令设计出的分拣
系统思路清晰。

所以本次设计选择第二种方案利用步进功能指令设计材料分拣系统。

2.3 材料分拣系统的流程图
在本次设计中始终要贯彻改进生产技术，提高生产效率的方针，三菱系列FX2N型PLC 技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。

下图即为分拣系统流程图：
图2-2 流程图
下面叙述该系统的工作原理：由PLC控制的传送带及上料气动阀为整个系统提供了让系统动起来的基础。

物料传感器1是检测上料口是否有材料，物料传感器2是检测被测材料是否是铁质材料，物料传感器3是检测被测材料是否是铝质材料，物料传感器4是检测被测材料是否表面是红色，物料传感器5是检测是否有被测材料残留。

当物料传感器1检测到上料口有材料时，传送带就开始运动，同时上料气动阀将被测材料推至传送带上随传送带运动，每隔一段时间物料传感器1就检测一次，同时上料气动阀也就把材料推至传送带上，当被测材料运动至物料传感器2位置同时物料传感器2发出信号，则说明该被测材料是铁质材料，气动阀1将被测材料推入储存箱中，完成铁质材料的分拣，如没有信号则材料继续向前运动，当运动至物料传感器3的位置同时传感器3发出信号则说明该被测材料是铝质材料，气动阀2将被册材料推入储存箱中，完成铝质材料的分拣，如没有信号则材料继续向前运动，当运动至物料传感器4位置同时传感器4出信号则说明该被测材料是红色，气动阀3被册材料推入储存箱中，完成红色的分拣，如没有信号则材料继续向前运动，当剩余的材料运动至物料传感器5的位置时物料传感器5自动发出信号，则将被测材料推入储存箱中。

这个就是材料分拣的过程。

该系统是由PLC编的控制传送带与传感器之间的合作把需要分拣的材料从一堆杂的材料之中分出来的系统，在实际中有着很广泛的应用。

如：工厂里需要从一堆含有铁、铝及其他杂质的物体中把其中的一种提取出来；邮政中的把各个地方的邮件分开，也是根据这样的程序一步一步把邮件分开的。

以下着重介绍该系统中的组态软件部分。

2.4 GX Developer软件的使用及编程规则
一、GX Developer软件的使用方法
GX Developer编程软件为用户开发，编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。

为了能快捷高效地开发你的应用程序，GX Developer软件提供了三种程序编辑器，GX Developer软件还提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。

本实验装置使用的编程软件是GX Developer7.0版本，在做实验前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实验装置连接到一起。

（一）系统需求
GX Developer既可以在PC机上运行，也可以在MITSUBISHI公司的编程器上运行。

PC 机或编程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或者Windows NT4.0以上。

（二）软件的使用
GX Developer的安装：
1、未安装过本软件的系统中安装时请先安装F:\GX7.0-C\SW7D5C-GPPW-CL\SW7D5C
-GPPW-C\QSS_Support\EnvMEL/SETUP.EXE。

双击SETUP按照页面提示单击“下一步”安装即可。

2、安装完成后再双击F:\GX7.0-C\SW7D5C-GPPW-CL\SW7D5C-GPPW-C\QSS_Support/
SETUP.EXE按照页面提示完成安装，重新启动计算机即可使用。

3、GX Developer的使用：
GX Developer的基本使用方法与一般基于Windows操作系统的软件类似，在这里只介绍一些用户常用的几点对PLC操作的用法：
（1）工程菜单
在软件菜单里的工程菜单下选择改变PLC类型即根据要求改变PLC类型。

1）在读取其他格式的文件选项下可以将FXGP_WIN-C编写的程序转话成GX工程。

2）在写入其他格式的文件选项下可以将用本软件在编写的程序工程转化为FX工程。

（2）在线菜单
1）在传输设置中可以改变计算机与PLC通信的参数。

2）选择PLC读取、PLC写入、PLC效验可以对PLC进行程序上传、下载、比较操作。

3）选择不同的数据可对不同的文件进行操作。

4）选择监视选项可以去对PLC状态实行实时监视。

5）选择调试选项可以完成对PLC的软元件测试，强制输入输出和程序执行模式变化等操作。

2.5实验二十三邮件分拣系统模拟
在邮件分拣系统模拟实验区完成本实验
一、实验目的
用PLC构成邮件分拣控制系统，熟练掌握PLC编程和程序调试方法。

二、实验说明
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到了邮件，拨码器模拟邮件的邮码，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。

三、实验面板图
四、实验内容及步骤
1、输入输出接线
输入SD S1 A B C D 复位X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
输出L1 L2 M5 M1 M2 M3 M4 5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出端的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5 主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM
2、打开主机电源将程序下载到主机中。

3、启动并运行程序观察实验现象。

五、梯形图参考程序
第3章材料分拣系统的组态部分
计算机的发展给工业自动化带来了很多的方便。

MCGS组态软件，CAD等软件给自动化的实际操作带来了太多的方便。

本章主要介绍材料分拣系统的组态软件部分。

3.1 MCGS组态软件的介绍
3.1.1 MCGS的主要特性和功能
MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows 平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。

MCGS是真正的32位系统，充分利用了32位Windows操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。

例如MCGS在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行像打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。

实时数据库为用户分部组态提供极大方便。

MCGS由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。

各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。

在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干，而在系统运行过程中，各个部分都通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。

支持多种硬件设备，实现“设备无关”。

MCGS针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。

用户在设备工具箱中可方便选择各种设备构件。

不同的设备对应不同的构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统的结构，因此MCGS是一个“设备无关”的系统，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。

MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。

同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。

3.1.2 MCGS系统的构成
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分，用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。

用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。

运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。

运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。

一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。

实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。

MCGS用实时数据库来管理所有实时数据。

从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。

实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理，同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分，以便触发相关事件，进行实时处理。

因此，实时数据库所存储的单元，不单单是变量的数值，还包括变量的特征参数（属性）及对该变量的操作方法（报警属性、报警处理和存盘处理等）。

这种将数值、属性、方法封装在一起的数据我们称之为数据对象。

实时数据库采用面向对象的技术，为其它部分提供服务，提供了系统各个功能部件的数据共享。

设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。

设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。

一个应用系统只有一个设备窗口，运行时，系统自动打开设备窗口，管理和调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。

注意对用户来说，设备窗口是不可见的。

用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。

图元和图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面和定义动画的方法。

动画构件对应于不同的动画功能，它们是从工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块，用户可以直接使用。

通过在用户窗口内放置不同的图形对象，搭制多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。

综上所述，一个应用系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成。

组态工作开始时，系统只为用户搭建了一个能够独立运行的空框架，提供了丰富的动画部件与功能部件。

如果要完成一个实际的应用系统，应主要完成以下工作：
首先，要像搭积木一样，在组态环境中用系统提供的或用户扩展的构件构造应用系统，配置各种参数，形成一个有丰富功能可实际应用的工程；
然后，把组态环境中的组态结果提交给运行环境。

运行环境和组态结果一起就构成了用户自己的应用系统。

3.2 材料分拣系统组态监控工程简介
在实际工程的进行中，在使用MCGS之前要熟悉整个工程的规划，这样才能保证工程的顺利完成。

首先要解决的是对整个工程的系统构成和工艺流程的了解，弄清测控对象的特
征，明确主要的监控要求和技术要求等问题。

在这个基础上拟定整个系统应该实现的功能，如何控制流程，用户窗口建立，实现何种动画效果以及如何在实时数据库中定义数据变量等环节。

然后分析工程中输入输出变量与系统中定义的变量的对应关系，以及他们之间是如何连接的，他们之间是如何通过动化实现的。

做好整个工程的规划能极大的提高工程实现的效率，省掉许多无谓的工作，能快速有效的完成工程。

材料分拣MCGS组态软件是对分拣系统的实时采集以及监控，从而实现操作者可以远离操作现场就能实现对生产线的控制。

组建工程的总体规划是先建立一个用户窗口，其次是编辑画面和定义数据对象，再次是动画连接和编写控制流程，最后是设备的连接和调试。

3.3 分拣系统组态工程的建立
在MCGS中，每个工程的建立就创建了一个新的用户系统。

工程文件的命名规则和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。

每个工程都对应一个组态结果数据库文件。

菜单中的“新建工程”命令，系统自动创建一个名为“新建工程X.MCG”的新工程（X 为数字，表示该工程是新建立的第几个工程，如1、2、3等）。

由于尚未进行组态操作，新工程只是一个空的骨架，一个包含五个基本组成部分的结构框架，接下来要逐步在框架中配置不同的功能部件，构造完成特定任务的应用系统，这样就能把整个工程的血和肉组合在一起。

下图就是MCGS的“工作台”界面。

每个新的工程的建立就是从这个界面开始的。

它包括5个部分，主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，每个部分都是一个窗口，他们5个部分都是组态软件的重要组成部分，分别管理组态软件的5个部分，用鼠标单击不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。

进入新工程的编辑和运行的时候用户可随意更改该工程的属性。

一般情况下，所有的工程文件都存放在MCGS安装目录下的Work子目录里，用户也可以根据自身需要指定存放工程文件的目录。

本次设计的分拣系统的工程的建立过程如下：
1、鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，生成名称为“新建工程X.MCG”的文件。

该工程默认保存在用户安装MCGS的目录下的Work子目录里，用户也可自行修改保存路径。

2、选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。

然后保存该工程。

3、在文件名一栏内输入“材料分拣组态监控系统”，点击“保存”按扭，工程创建完毕。

3.4 制作分拣系统的组态工程画面
工程画面是观的反映整个系统的工具，组态软件拥有强大的编辑工程画面的工具，能编辑出非常漂亮的各种工程的画面，给用户很大的帮助。

以下是分拣系统的工程画面的编辑的步骤：
1. 创建用户窗口
2. 设置用户窗口属性
3. 创建工程图形
4. 编辑工程图形
3.4.1创建分拣系统监控的用户窗口
打开工作环境，选择用户窗口，如下图所示：
点击“新建窗口”按钮，即可创建一新的窗口。

3.4.2 设置分拣系统监控的用户窗口属性
选定上面创建的窗口，单击右边的“窗口属性”按钮，设置该窗口的属性。

也可单击鼠标右键来选择设置属性。

用户窗口的属性包括基本属性、扩充属性和脚本控制（启动脚本、循环脚本、退出脚本），由用户选择设置
窗口的基本属性包括窗口名称、显示标题、背景颜色、窗口位置、窗口边界、窗口大小等项内容。

窗口的扩充属性包括窗口的外观、位置坐标和视区大小等项内容。

窗口的视区是指实际可用的区域，与屏幕上所见的区域可以不同，当选择视区大于可见区时，窗口侧边附加滚动条，操作滚动条可以浏览窗口内所有的图形对象。

下面介绍本次设计的分拣系统的窗口属性设置：
窗口名称设置为“材料分拣系统”；窗口标题设置为“材料分拣系统”；窗口位置设置为“最大化显示”。

其它设置不变，单击“确定”按钮。

如下图所示：
图3-3 用户窗口属性设置图
在“用户窗口”中选定“材料分拣系统”，单击鼠标右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。

3.4.3 创建工程图形
在上述的用户窗口中，鼠标选定该用户窗口，单击“动画组态”按钮，系统会自动弹出一个空白页，用户可在该空白页上进行对工程的图形的创建。

在用户窗口中创建图形对象之前，需要从工具箱中选取需要的图形构件，进行图形对象的创建工作。

我们已经知道，MCGS提供了两个工具箱：放置图元和动画构件的绘图工具箱和常用图符工具箱。

从这两个工具箱中选取所需的构件或图符，在用户窗口内进行组合，就构成用户窗口的各种图形界面。