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1、XXXX大学毕业设计（论文）基于SoftLink全自动气动分拣线机械回路及控制系统设计摘要随着工业4.0的到来以及工业自动化的发展与普及，生产效率是每个企业致胜的关键。而人工在繁杂重复的物料分拣中越来越满足不了企业和社会的需求，并且伴随着人力资源的匮乏以及价格的昂贵，企业更是负担不起。为了解决这一矛盾，协调好人、机器和物料这三者之间的关系，即用最少的人力控制机器来完成对物料高效且精准的分拣。全自动气动分拣流水线便应运而生。本文主要讲述了SoftLink产品（PLC）控制的全自动气动分拣流水线的设计。分拣线的硬件部分采用三坐标机械手以及回转机械手可以实现多工位、多流程的功能；采用气动做为动力系统
2、，具有价格低廉、安全、清洁、环保的优点，使用电磁换向阀和气缸完成动作的实现；控制系统为SoftLink产品，采用此系统配合传感器使流水线具有高程度自动化、高精度、运行稳定、易于控制的特点；采用SoftPro软件进行编程，程序采用ST、梯形图语言。以上每一部分均在本文中有详细的介绍。此流水线采用传感技术，多工位同时运行实现了全自动、高准确度、高效率的功能。关键词：机械设计，SoftLink，传感器，气动BASEDONTHE SOFTLINKAUTOMATIC PNEUMATICSORTINGLINEDESIGNABSTRACTWith the arrival of the 4.0 industr
3、y and the development of industrial automation and popularization, the production efficiency is the key to each enterprisewins.Materials and artificial in repetitive sorting in more and more cant satisfy the needs of enterprises and society, and accompanied by the lack of human resources and the pri
4、ce is expensive, enterprise also cant afford it.In order to solve this contradiction, to coordinate the good relationship between these three, machine and material, which USES the least amount of human control of machine to complete the sorting to the efficient and accurate of materials.Automatic pn
5、eumatic sorting line was born.This article mainly tells the SoftLink products (PLC) control of the design of the automatic pneumatic sorting line.Sorting line hardware part adopts three coordinates of the manipulators and rotary manipulator can realize the function of the transfer, process;Adopt pne
6、umatic as a dynamic system, with the advantages of low cost, safe, clean,environmental protection, make the action of usingelectromagnetic directional valve and cylinder;Control system for the SoftLink products, adopt the system with a sensor assembly line with a high degree of automation, high prec
7、ision, stable running, easy to control the characteristics of;Using SoftPro software programming, the program using ST, ladder diagram language. KEY WORDS：Mechanical design, SoftLink, sensor, pneumatic 目 录前 言1第1章 机械设计21.1 动作分析21.2送料机构设计41.2.1 直线送料机构41.2.2二坐标送料机构41.2.3回转气功41.2.4直线送料机构41.2.5三坐标机械手4第2章
8、 传感器的选择52.1 磁性开关的选择52.2 光电传感器的选择52.3数字光纤（颜色）传感器的选择62.4数字量输入针对不同开关接线方法62.4.1干触点/通断开关接线方法图62.4.2三线制数字量感应开关PNP型和NPN型7第3章 电控系统设计93.1控制器的选型93.1.1方案93.1.2比较与选型103.2SOFTLINK IDEABOX mini控制器简介10 3.2.1SOFTLINK IDEABOX mini控制器103.2.2Softlink CANopen现场总线远程I/O113.3I/O定义123.4电控元件123.5电路图13第4章 气动系统设计144.1 气缸的选择14
9、4.1.1 气爪的选型144.1.2双活塞杆气缸的选型154.1.3回转气缸的选型174.2气动元件194.35通先导式电磁阀204.4气路图20第5章 SoftPro软件系统的认识225.1 SOFTPRO编程软件225.2 Softpro运行于Windows CE/QNX多种操作环境225.3编程语言225.4自由且丰富的HMI组态界面235.5支持远程维护和访问235.6强大的运动控制功能23第6章 程序编写与简介246.1 程序简介246.2程序246.3程序调试246.3.1 软件PLC配置246.3.2程序的编写与调试25结 论27参考文献28致谢29附录一30附录二33附 录三3
10、4 前言随着工业4.0的到来，现代工业生产中自动化、机械化已经成为企业的重要支柱，无人生产线、无人车间已经随处可见。在科技和经济飞速发展的现代，企业对高生产效率、高精准度的要求以及对生产环境多样化的需求使得人工在某些部分无法完成，尤其是在分拣系统中，恶略的环境随处可见，如有害气体、高温、放射性。所以自动化在物料分拣系统中已经企业的最佳选择。自动分拣系统是在二战后发达国家的物流分拣中心兴起，到现在为止已经成为企业工业生产中必不可少的环节。全自动分拣线能连续的，批量的分拣不同颜色的球体，分拣错误率极低，并且全过程实现无人化。自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等得限制，可以连续的运行，同时由于自动
11、分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的分拣能力是人工系统无法比拟的。它适用于：烟草、邮政、医药、物流配送中心、连锁超市、百货商场制造工业等。自动化分拣系统为工业生产以及物流中心大大提高了效率，这种自动分拣系统正是先进配送中心所必需的设施条件之一。如果再配备立体车库，则整个自动化系统一定会更加完美。本设计主要以不同颜色的的球料为分拣对象，以PLC为主控制系统，以气动做为动力源，机械部分采用气缸驱动，包含分拣系统中最为主流、常见的功能流程，本设计实现了高效率，高准确度的全自动分拣。本文主要介绍了机械部分的设计与计算，电控系统中PLC、传感器的介绍以及选型以及电控元件之间的重要部分连线，气动
12、部分的元件以及气缸选型，软件部分的介绍以及程序的编写与调试。由于本人水平有限，论文编写处多有不当，期待老师的批评指正。第1章 机械设计 1.1动作分析 动作一：由标准型气缸组成实现推杆的推升动作，把小球推出物料篮。动作二：由滑台气缸、双导杆气缸、气动手指完成气动机械手将球带到指定位置并由传感器检测是否到位。动作三：由导杆气缸、强力气动手指、回转摆动缸完成气动机械手抓取小球顺时针转动90后放下小球，小球沿轨道自行滚动到指定位置，在轨道的始端有传感器检测小球是否到位。动作四：水平移动的挡片在一标准气缸的支配下控制球门的开启，使小球从滑道一掉落到回转工作台的前置轨道，每次只允许一个小球通过。动作五：
13、由标准气缸支配的推动杆将小球推动到回转工作台上。动作六：回转工作台在气动分度盘的带动下转过一定角度，被推动到回转工作台球在出口落下并沿轨道滚动到摆动夹紧缸下。动作七：在摆动夹紧缸和气动吸盘的带动下，小球逆时针转过90进入轨道四，颜色识别器对不同颜色的小球进行识别。动作八：小球在一个滑台气缸、两个双杆气缸、吸盘的带动下根据颜色的不同被送往轨道五和六，小球自行滚动到轨道末端，每个轨道都有传感器检测小球是否到位。动作九：由一个滑台气缸、两个双杆气缸、一个气动吸盘组成的三坐标机械手将小球送往起始位置物料篮。 动作九动作八动作七动作六动作三动作二 图1.1 动作流程图动作一动作四动作五图1.2 动作流程
14、图 1.2送料机构设计1.2.1 直线送料机构直线送料机构主要完成竖直（Z轴）方向的送料，由标准型气缸驱动，送料棒完成，应用于动作一和动作五。1.2.2 二坐标送料机构 二坐标送料机构主要完成竖直（Z轴）方向对于球料的夹取以及水平（Y轴）方向的送料，由滑台气缸、双缸气缸、双指气动手指、连接部件以及型材组成，应用于动作二。1.2.3 回转送料机构回转气缸主要完成球料水平方向X、Y轴之间的转换，回转气缸包括回转摆动气缸和回转夹紧气缸。回转摆动气缸与有两个带导杆气缸和一个三指气动手指组成的二坐标机械手完成对球料的传送，用于动作三。回转夹紧气缸用于动作七。1.2.4 回转工作台回转工作台主要完成对球料
15、的储存以及运送，回转工作台为八工位，内部结构为气缸驱动齿条，齿条带动齿轮转动。用于动作六，在工业生产中可以用于产品的打标，质量检查等工序。1.2.5 三坐标机械手三坐标机械手主要完成球料在三维空间中的传送运输。三坐标机械手分为两种：一种由带导轨滑台气缸两个带导杆气缸组成，用于动作八；另一种由磁耦气缸、带导杆气缸、双缸气缸组成，用于动作九。第2章 传感器的选择2.1 磁性开关的选择 本流水线设计动作的执行全部由气缸实现，并且每个动作都需要有精准的位置，因此需要对气缸的行程进行定位。由于磁性开关具有易于安装，并且可以和气缸很好的融为一体，所以选择磁性开关对气缸的行程进行定位，从而实现精准的动作控制
16、。由于气缸形状、类型的不同所以需要选择不同类型的磁性开关。本设计中总共用到了TA、TD、TE、TG、TR、SH系列的磁性开关。这6种类型的磁性开关均为控制行程的传感器。每个类型的传感均选用常开型，此外每个类型的传感器均分为两线式和三线式，其中三线式分为NPN、PNP型。因为两线型便可以完成功能，所以每个类型的磁性开关均选用两线式常开型。其工作原理为当气缸的活塞运动到磁性开关的位置时，活塞上的磁性会吸合磁性开关，磁性开关的一端连接24V电源正极，另一端连接PLC的扩张IO，所以当磁性开关吸合时就会发送一个高电平给PLC，使PLC接收到信号。2.2 光电传感器的选择本流水线在运行时需要检测球料运动
17、是否到位，用于检测目标产品是否到位的传感器一般选用光电传感器和接近传感器，而接近传感器只能用于检测金属器件，本流水线的球料为非金属的，所以选用光电传感器。光电传感器为三线，分为PNP、NPN、常开、常闭型。PNP常开型输出的是高电平，NPN常开型输出的是低电平。因为控制器为高电平有效，所以应选择PNP常开型。如果选用NPN常开型也可以通过中间继电器转换与PLC连接。由于检测距离比较近，大概为200mm,所以选择扩散反射短距离式，检测距离为300mm，光源为红色LED灯，为集电极开路输出，电压为24V，最大100mA。2.3数字光纤（颜色）传感器的选择光纤传感器将来自光源的光信号通过光纤送入调制
18、器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调至的信号源，再经过光纤送入光探测器，经调解后，获得被测参数。与光电传感器类似，光纤传感器也采用PNP常开类型。本流水线主要实现红色球料和黑色球料的检测分拣，选用的传感器为电缆型1路输入2路输出，当黑色球时输出一个高电平，当红色球时输出为两个高电平。光源为红色，4元素发光二极管（波长630nm）。2.4 数字量输入针对不同开关接线方法2.4.1干触点/通断开关接线方法图（本设备中使用的磁性开关都是此类开关）：通断类型开关通常有棕蓝两根线，接线时棕线V+连接电源正端，蓝线0V接入P
19、LC输入端子。 图2.1 磁性开关接线图2.4.2 常用的三线制数字量感应开关分PNP型和NPN型：PNP常开型开关导通时输出高电平，NPN常开型开关导通时输出低电平。PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线VCC（棕）、0V线（蓝），out信号输出线（黑）。1.PNP常开型开关：棕线连接电源正V+，蓝线连接0V，黑线接入PLC输入端子，黑线即为信号线，接完PLC负载后与OV连接，接线图如下：图2.2 PNP型传感器接线图2.NPN常开型开关通过继电器转接入PLC输入端接线方法：棕线连接电源正V+，蓝线连接0V，黑线接入继电器线圈一端，继电器线圈另一端连接电源正V+，继电器中常开触点一
20、端连接电源正V+，另一端接入PLC输入端子。如下图所示：图2.3 NPN型传感器接线图3.上述为继电器的一种用途，继电器的另一种用途为：低压电路控制高压电路。继电器线圈两端接低压电路，常开触点接高压电路，低压通电线圈吸合常开电路开关，从而实现对高压电路的控制。第3章 电控系统设计本流水线采用固高欧辰的SoftLink系列产品的SOFTLINK IDEABOX mini控制器。CPU:Ideabox mini 300 412-1CG02I/O:CANOpen远程I/O RT133-1PL02-CAN3.1 控制器的选型3.1.1 方案方案一：单片机控制单片机又称单片微控制器，是一种集成电路芯片，
21、是采用电路集成技术将CPU、ROM、RAM、多种IO口和中断系统、定时器/计数器等功能集成于一起的微型计算机系统。它质量轻、体积小、价格便宜，被广泛应用于工业控制领域，如导航系统、仪表系统、家用电器、工控系统、通讯设备。单片机引领了产品的更新换代，智能型渐渐到来。单片机相当于一个微型的计算机，作为计算机发展的一个分支领域，单片机可大致分为专用型/通用型、工控型/家电型、总线型/非总线型。单片机系统结构简单，使用方便，便于生产便携式产品。方案二：PLC控制可编程逻辑控制器（PLC）是一种专业用于工业控制的计算机，适合于大型自动加工流水线。PLC的发展取代了继电器线路和进行顺序为主的产品，PLC控
22、制器的硬件采用积木式结构，有数字IO模板，母版，模拟IO模板，用户可以根据自身需要在母版上扩展或者利用总线技术配备远程扩展IO来实现目的。PLC在实现各种数量IO控制的同时，还可以输出模拟脉冲和数字电压，从而可以控制步进电机、伺服电机、变频电机等。PLC具有断电保护、自我诊断、输入输出光电隔离，更干扰能力强。方案三：DCS控制DCS是集散控制系统的简称，以微处理器为控制系统，采用控制功能分散、显示操作集中的新一代仪表控制系统。DCS在控制上特点为靠着各种运算、控制模块的灵活组态，实现多种化的控制策略，该系统能够直接完成顺序控制、数字控制、数据采集与处理、批量控制以及最优控制功能。DCS可以监视
23、和控制工艺的整个流程，对自身进行组态、维护和诊断。3.1.2 比较与选型用单片机做控制系统要受制于布局结构、制版工艺、器件质量等因素的制约，并且抗干扰能力差、扩展困难、开发周期长、对环境依赖性强。DCS控制系统无法在工程师站对现场进行远方的组态、维护和诊断。DCS系统比较庞大，控制器和数据公路是系统的关键，整体投资时要一步到位，事后在进行扩容比较困难。综合比较，PLC具有使用方便、编程简单，功能性强，可靠性强、抗干扰能力强，性能价格比高的优点。综上所述，选用PLC做控制系统。3.2 SOFTLINK IDEABOX mini控制器简介3.2.1 SOFTLINK IDEABOX mini控制器
24、将工业自动化技术和信息技术完美结合在一起，适用于中小型分布式PLC系统和中小型高端机器设备。 采用X86构架核心处理器，扫描周期1；可扩展16个本地I/O模块，包括开关量、模拟量、通讯模块、功能模块；支持CANOpen总线、TCP/IP、RS485/RS322、ModbusTCP/RTU、OPC等多种通讯模式进行远程访问、调试与控制；最多支持126个远程I/O从站，最大传输距离10KM；支持多达32轴的运动控制功能，包括点位、多轴同步、电子齿轮、电子凸轮、PT等功能；软件编程平台SOFTPRO完全符合IEC61131-3国际标准。本设备选用的Ideabox mini 300 412-1CG02
25、 控制器，自带24路DI和24路DO,通过CANopen总线扩展I/O点数，并可以扩展运动控制，通过Ethernet口对控制器进行编程和在线监控，也可以实现多台控制器之间通讯等。图3.1 SOFTLINK IDEABOX mini控制器3.2.2 Softlink CANopen现场总线远程I/O CANopen是一种架构在控制局域网路（Controller Area NetWork,CAN)上的高层通讯协定，也是工业控制常用到的一种现场总线。由CiA（CANinAutomaion）进行标准的起草及审核工作，基本的CANopen设备及通讯子协定定义在CiA301中。针对个别设备的子协定以CiA
26、301为基础再进行扩充，如针对I/O模组的CiA 401及针对运动控制的CiA 402。CANopen采用双线串行通信方式，一个CANopen网络上最多允许127台设备,最大传输速率1Mbps/40米，最大传输距离10000米/5kbps。CANopen远程I/O从站模块实现了到CANopen总线网络的快速连接，采集现场信号并与主站进行通讯，可靠完成对现场设备的控制。本设备选用的CAPopen远程I/O RT133-1PL02-CAN是16路数字量输入和16路数字量输出模块。数字量输出为继电器型，可以根据需要选择性输出低电平或高电平；输入端对于三线制NPN和PNP型开关都可以连接，兼容性强。
27、图3.2 扩展IO3.3 I/O定义见附录一3.4 电控元件 表3-1 电控元件表器件代号数量功能说明SOFTLINK IDEABOXmini控制器1进行过程控制和动作控制SoftLink CANopen现场总线远程I/O2对PLC的I/O进行扩展24V开关电源1给除照明以外的所有回路供电12V开关电源1对照明电路进行供电光电传感器1用于识别小球是否到位、辨别小球颜色继电器24用于共阳传感器到共阴PLC之间的转换三相电源插座1对外部设备进行供电熔断器1用于保护电路，防止短路对设备损坏接线端子24用于线路之间的转换以及接口的扩展24V风扇1对电路进行散热照明灯用于照明电线用于供电和信号的传递线槽
28、安放电线3.5 电控图 见附录二图3.3 电控图第4章 气动系统设计4.1 气缸的选择4.1.1气爪的选型气爪选择时应注意的事项增加额外的夹头重量，将会增加运动质量，增高了动能，在夹头运动到终点位置时，会损坏气爪。夹头安装气爪时，应使用定位销。夹头的重复定位精度为0.02，气爪的复位精度为0.2mm。气爪不应在侵蚀介质、焊接火花、研磨粉尘的场合下使用。不要在未节流的情况下操作气爪。要注意工件的运动方向，尤其是在加速度情况下。在抓取工件时，还应考虑其周围的空间，气爪张开的角度不能影响相邻的工件。考虑到搬运球料所需的精度要求不高，对球料的定位使用带有圆弧槽的手指，气动手指规格中的一个重要参数是手指
29、能抓取的最大抓取重量，本系统中的工件重量较轻，查阅机械手册并结合工业生产的实际情况，本次设计选取的球的材料为钢，球重约2kg,直径为6cm，手指行程为30mm，材料为聚四氟乙烯，查得二者的摩擦系数约为=0.1。受力分析简图如下：图4.1 受力分析图从机械设计手册中查得，摩擦夹紧型手指的夹紧力计算公式为：(4-1)式中：气动手指运动视为匀速运动，无加速度，手指运行较平稳，S取1.6。计算后得出：夹紧力：(4-2)所需要的力为计算值的两倍：(4-3)根据计算结果，选择HITOP公司的MHC40系列平行气动手指。4.1.2 双活塞杆气缸的选型一般气缸的选型包括以下步骤：根据工作机构运动要求和结构选择
30、气缸的类型及安装方式；根据工作机构载荷及速度要求计算气缸直径，算出的直径应参照选型手册圆整为标准缸径；由气缸直径及工作压力计算和选择缸筒壁厚，计算活塞杆直径（圆整）；根据工作要求和缸的类型确定气缸的各部分结构、材料、技术要求等；进行缓冲以及耗气量等计算。（若采用标准气缸，在计算出气缸直径后即可选取适当的气缸产品。）活塞杆上输出力和缸径计算设气缸为匀速运动，在活塞杆向上提升球料时所需的力最大，因此缸径的计算就以此为依据，在理想状态下气缸所需的推力就是球料和气动手指的重力，气动手指的重量按与其总尺寸相等的实心材料计算，则其重量约为2kg，因此气缸所需的推力为F=40N。双活塞杆双作用气缸是使用较为
31、广泛的一种普通气缸，其中单个活塞上下行时活塞杆产生的推力为F则有：(4-4)式中：气缸工作时的总阻力与众多因素有关，如运动部件的惯性力、背压阻力、密封处摩擦力等。以上因素可以用载荷率计入公式，则单个活塞的静推力F为：(4-5)计入载荷率就能保证气缸工作的动态特性，若气缸的动态参数较高，且工作频率高，其载荷率一般取=0.30.5，速度较高时取小值，速度低时取大值。若气缸的动态参数一般，且工作频率较低，基本是匀速运动，其载荷率可取=0.70.85。考虑到本课题的实际情况，取0.8。由式（2）可得,当推力做功时：(4-6)用(3)式计算时，活塞杆的直径d可根据气缸推力预先估定，估定活塞杆直径可按照d
32、/D=0.160.4计算，可得：(4-7)式中系数在缸径较大时取较小值，较小时取较大值。结合实际，取系数为1.09，代入得：(4-8)圆整后得：气缸的缸径D=10mm。根据计算结果，选择HITOP公司的JXQWM10x50系列双活塞杆气缸。4.1.3 回转气缸的选型预定齿轮模数为m=2mm，齿数z=20，轴径的最小尺寸设为10mm。回转所需要的驱动力矩可以按下式计算：(4-9)式中：回转所需的驱动力矩（N.cm）惯性力矩（N.cm）气缸转动时活塞、密封垫圈等密封装置部分产生的摩擦力矩（N.cm）设起动过程为等加速运动，转动部分的角速度为，起动时间为t，则有：(4-10)式中：转动部件中中心与旋
33、转轴重合部分的转动惯量;转动部件中中心与旋转轴不重合部分的转动惯量其中：(4-11)式中：为工件相对于过重心轴线的转动惯量(kgcm)m工件质量(kg)L重心轴线与旋转轴的偏心距(cm)根据Solidworks中的转动惯量计算功能得出，(4-12)(4-13)转动的力矩不大，频率也不高，因此转动部分的摩擦力矩与惯性力矩之间按照摩擦系数的关系求出，不再详细计算。(2-14)因此：(4-15)齿轮的分度圆直径，啮合角，则其基圆半径为：(4-16)所需的推力：(4-17)则，施加在活塞上的理论推力为：(4-18)将密封、摩擦等因素综合考虑为载荷率=0.7，则应当施加在活塞上的实际推力为：(4-19)
34、活塞的面积为：(4-20)推算出气缸直径：(4-21)查阅HITOP产品目录选择的MKQ16型回转摆动气缸。4.2 气动元件表4-1 气动元件表气动元件功能说明磁性开关气压泵为各气路元件提供动力滑动泄气阀可以手动排掉气路中的空气二联式空气组合元件过滤减压阀：过滤压缩空气中的水分及杂质，减压、稳压，提高执行元件动作的准确度。给油器：实现连续、稳定、自动的润滑给油功能。HVE2120D24 5通先导式电磁阀控制气缸的动作方向HVE2220D24 5通先导式电磁阀控制气缸的动作方向UVC基本型真空发生器产生负压使吸盘吸取小球MSB系列标准气缸用于升球和控制球门开关等简单的直线运动TG系列双缸气缸用于
35、机械手上下、前后、左右运动的执行缸，双倍出力TD系列带导杆气缸用于机械手上下、前后、左右运动的执行缸TG系列带导杆气缸用于机械手上下、前后、左右运动的执行缸，行程短TGGPBH系列滑台气缸用于机械手前后、左右运动的执行缸TDGPE系列带导轨滑台气缸用于机械手前后、左右运动的执行缸TDMKQ型回转摆动气缸用于机械手回转摆动的执行缸TDHRY气压分度盘8工位定角度转动SHNKS回转夹紧气缸90度回转TA4.35通先导式电磁阀 电磁阀最常用的有单向阀、速度调节阀、方向控制阀、安全阀。此处用到的是方向控制阀2位5通先导式电磁换向阀，分为单向和双向两种。2位5通先导式双向电磁换向阀用来控制动作二中的滑台
36、气缸、动作三中的回转摆动气缸、动作八中的带导轨滑台气缸、动作九中的磁耦气缸。2位5通电磁换向阀里面会有一个密闭腔，腔体上会有不同位置的通孔，每个孔连接不同的气管，阀体两端有电磁铁，单向的一端为电磁铁，另一端为弹簧，当有控制信号时电磁线圈产生磁力吸引活塞移动到那边，单向电磁换向阀当控制信号消失时弹簧会把阀体拉倒弹簧那端，从而控制不同孔的通断，进而控制气缸中活塞的运动方向来控制机械运动。4.4 气路图 图4.2 气路图第5章 Softpro软件系统的认识5.1 SOFTPRO编程软件软件平台SOFTPRO：是SOFTLINK IDEABOX的编程平台，它是一种适用于基于IEC61131-3国际标准
37、的工业控制器和PLC组件的编程工具；不仅功能和结构先进而且易于掌握，因而使它成为自动化产品市场上首屈一指的编程工具。5.2 Softpro运行于Windows CE/QNX等多种操作环境 符合IEC61131-3国际标准，支持多种语言混合编程； 实现现场采集、管理控制、人机界面一体化； 内置WEB服务器、OPC服务器； 集成可视化编程界面，可直接进行人机交互编程； 支持实时时钟，支持看门狗定时器； 支持密码保护、采样跟踪、日志管理； 强大的离线仿真调试工具。5.3 编程语言Softpro软件包中包括符合IEC61131-3标准的五种编程语言：即指令表语言（IL）、功能块图（FBD）/连续功能图
38、（CFC）、梯形图（LD）、结构化文本（ST）、顺序功能图（SFC）， 常用的：ST语言、LD语言、SFC语言同时也可支持VC+开发语言编程。这些编程语言都具有时间监控、错误分析和各种控制标志等功能。此外，Softpro软件包中还包括诸如任务配置和输入/输出配置在内的程序单元运行环境编辑器。5.4 自由且丰富的HMI组态界面 丰富的图库可选，按钮、开关、指示灯等等 支持趋势图和报警配置功能 强大的仿真模拟运行功能 超文本实现多语言显示 支持ActiveX控件5.5 支持远程维护和访问图5.1 控制网络 5.6 强大的运动控制功能SOFTPRO内含有多种功能的库文件，其中的运动控制功能库可以满足
39、绝大部分运动控制的应用需要，即使是很复杂的运动类型都可以通过简单的调用来读取访问。并且运动控制支持单轴和多轴配合运行，同时还支持多轴插补运动，任意两轴之间的线性插补、三轴之间的圆弧插补都可以通过SOFTPRO来完成。第6章 程序编写与调试6.1 程序简介 此程序使用softPro软件进行编写，主要包括回零功能块、每个动作的程序、一个主控制程序以及与程序关联的可视化界面。主程序控制动作程序以及回零功能块的运行，每个动作的程序也为主程序与主控制程序并行加入任务配置。由于本分拣线采用全气动，所以控制采用全IO，编写的程序也是全逻辑控制，根据传感器的输入动作是否到位或是下一步的运行。程序的编写采用ST
40、语言和梯形图，主控制程序为梯形图，其他程序均为ST语言。ST语言为在C语言的基础上开发，两种语言均为使用频率比较高的语言。6.2 程序见附录二6.3 程序调试6.3.1 软件PLC配置首先在编写软件之前需要在资源里对PLC配置进行配置，在CPU栏下添加CPU的具体型号300 412XCG02，PLC主控制器里面有48个IO接口，其中有24个为输入接口，24个为输出接口，需要对接口进行命名配置在程序编写时才可以应用。然后在CPAC Platform栏下添加子元件CanMaster即为PLC控制器的扩展IO，由于为纯IO控制，所以IO信号比较多。然后在CanMaster栏下插入子元件RT133_1
41、PL02_CAN，需要插入两个此子元件，为PLC的两个扩展IO。每个扩展IO里面有16个输入接口和16个输出接口，同样需要对每个进行一下命名配置。在这里会遇到问题那就是配置完成但是电脑与PLC仍连接不上，无法向PLC里面下载程序。在这里需要到CanMaster进行设置，把波特率改为1M，通讯循环周期改为1000sec,另外还要更改每个扩展CAN参数里面的保护时间为200ms,寿命时间因子为3。这样电脑上的软件就可以成功与进行连接。6.3.2 程序的编写与调试在程序编写开始需要先有一个大概的思路，因为需要实现分拣线的多动作同时进行来提高分拣的效率，还要实现多个动作之间的连续与衔接，并且在分拣的开
42、始需要对每个动作中的机械手气缸进行回零，或者在运动过程中遇到突发情况，如断电，突然停止等等，在上电需要对分拣线进行回零。综合上述情况，我选择把每个动作遍成为独立的主程序，回零动作编写为功能块，编写一个主控制程序，在主控制程序里面调用回零功能块，在主程序里面设置开关来控制每个动作程序的开关，然后主程序和每个动作程序并行放入任务配置里面的主程序执行调用里面。程序编写是就按照分拣线动作的逻辑顺序进行编写。在程序的调试时经常会遇到两条语句冲突，例如OA.3:=1;OA.3:=0;以及延时执行不完就自动停止的现象，遇到这种情况就需要对程序尽量使用CASE语句进行编写，让程序一步一步来执行，这样就会很好的
43、避免这种问题的出现。在使用延时时，每次用完这个延时一定要关掉这个延时，不然下次程序在执行到这延时就不起作用了。由于本软件在进行程序的扫描时为几个毫秒，所以程序是一遍一遍被来回的扫描，十分的迅速，而动作的执行需要一步一步来，需要动作到位在执行下一个动作，这样时间会远远大于程序每次扫描的时间，所以，在编写程序时不可以让每个判断语句嵌套太多，因为程序在扫描完这一段嵌套时，而程序还没有执行完，这时程序会再次扫描，而因为动作已经执行一部分，这个嵌套的判断条件就变为了false，从而使这个嵌套无法进入，动作也就无法执行完，这也就是为什么动作在执行时会突然停止的原因。本流水线共有九个大的动作部分，除了动作二
44、和动作三两个是互相关联的，其他几个动作是完全可以独立的，这也就可以使用多动作同时进行。所以在编写时不建议使用SFC形式进行编写，那样会不容易做到每个动作程序的相互独立。 结 论经过了将近100天的努力与奋斗，毕业设计终于完成，成功设计并组建了一台经济又实用的全自动气动分拣线。从一开始的机械部分设计与计算、气缸的选型以及三维图的绘制，到传感器的选型，再到电路系统的设计、选型与接线，再到气路系统部分的设计、选型与接线，再到程序的编写、可视化的制作，最后到整个设计的调试与修正，在此期间，查找资料、请教老师、同学讨论、自己的反复调试让我的毕业设计慢慢的成型、完整、完善，不断地遇到问题然后解决问题让我从中不仅学到了很多新知识，巩固了已掌握的旧知识。本次全自动气动分拣线毕业设计取得的成果：1. 对全自动气动分拣线的机械结构、电控系统、气动系统等各组成部分进行了全面详细的分析，选出了最为完善恰当的方案。2. 机械设计部分以球料为分拣对象融合了分拣过程中最为实用、常见的几个工序部分，每个气缸的设计与选型都进行了详细的计算分析，保证了分拣线顺利流畅的进行。3. 电控系统对PLC、传感器、继电器进行合理完善