基于MCGS组态软件和Visual Basic编程工具对半自动小粉料配料的上位控制系统软件进行设计和实现.doc
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1、 摘 要本设计基于MCGS组态软件和Visual Basic编程工具对半自动小粉料配料的上位控制系统软件进行设计和实现,采用access数据库作为数据交换的平台,放弃了传统的单用组态软件或单用VB软件开发的思路,较好的解决了MCGS软件数据库功能使用不灵活、控件资源缺少和单用VB编程设备驱动难以开发、实时动态数据难以跟踪的现象。本文对生产任务形成和主页面显示任务的功能进行了详细的设计。将任务形成的功能划分为物料管理、料斗对应、配方管理、发送任务四个功能块,将各个功能块处理好的数据存入到数据库的相关数据表中,主页面在事件的驱动下显示数据表里的任务内容,并通过动态数据库与空间数据的对接,可以实时地
2、监控现场数据。本文利用数据库技术以及构件技术,实现了日数据查询、月数据查询、班数据查询、区间数据查询、单任务详细查询、单任务单车次查询的功能,为小粉料配料工作提供了一个很好的应用平台。关键词:半自动小粉料;配料系统;自动控制技术;MCGS组态软件;Visual BasicAbstractThe design is based on MCGS configuration software and Visual Basic programming tool on the upper semi-automatic small powder batching control system softwa
3、re design and implementation, using access database as the data exchange platform, to abandon the traditional single-use configuration software or alone VB software development ideas, which can resolve features MCGS software database is not flexible to use, controls, lack of resources and single-use
4、 device driver can not develop a VB programming, real-time dynamic data is difficult to track the phenomenon.In this paper, the formation of production tasks and functions of the main page shows a detailed mission design. Formed a task is divided into materials management function, the corresponding
5、 hopper, recipe management, sending task four functional blocks of the various functional blocks of good data processing data into the database table, the main page display in event-driven data table of the task content and dynamic database and spatial data through the connection of field data can b
6、e monitored in real time. This use of database technology and component technology, the Japanese data query, monthly data query, data query classes, interval data query, detailed inquiries single task, single task list features trips inquiries, work for small powder ingredients provides a good appli
7、cation platform.Key words: semi-automatic small powder; batching systems; control technology; MCGS configuration software; Visual Basic 目 录目 录I第1章 概述11.1 研究半自动小粉料配料系统的意义11.2小粉料配料系统的技术现状及发展趋势11.3论文研究的内容11.4 论文的安排2第2章 上位机开发环境介绍32.1 MCGS软件介绍32.2 Visual Basic编程软件32.3 Access数据库42.4 本章小结4第3章 系统设计53.1工艺过程5
8、3.2设计要求53.3 用户管理功能63.4 物料管理功能93.5料斗对应功能123.6 配方管理功能133.7 发配任务功能153.8 生产报表173.9 操作记录报表203.10 组态画面调用和显示数据213.11 本章小结28第4章 上位机与下位机的通讯294.1 MCGS实现设备驱动的方法294.2上位机与下位机的通讯294.3 本章小结33结 论34参考文献35致 谢36II第1章 概述1.1 研究半自动小粉料配料系统的意义由于人工配料劳动强度大、生产效率低,在配料过程中容易造成错配、漏配,配料精度容易受到人员素质和情绪的影响,而半自动小粉料配料系统可以集中化管理生产,使工作人员按上
9、位机画面有条理的进行工作,对人为的误操作可以给出错误提示,减少了人为因素对产品质量的稳定性的影响,提高了生产率,解除了配料工作人员繁重的体力劳动,降低了生产的劳动成本。此外,半自动小粉料配料系统相对全自动小粉料配料系统成本要低,适合中小企业选择【1】。1.2小粉料配料系统的技术现状及发展趋势近年来我国的配料工业发展迅猛,取得了令人瞩目的成就。小粉料配料系统的设备性能已达国际水平,大型成套设备处于开发研制中。随着我国电脑工业的发展,小粉料配料也逐步国产化,我国许多科研生产单位都投入到开发生产的行列。用微机代替控制仪表进行称量,可以对称量误差进行自动补偿,保证配料的准确性。通过微机的键盘和显示器方
10、便的进行人机对话,还可以调用管理完成参数设置,监视称量配料的生产过程,发现故障及时报警,通过打印机及时打印生产报表,自动完成统计工作。这样可以降低原料消耗,提高产品质量,实现生产过程中的实时动态监视【2】。为了实现生产过程的动态监视,使用微型计算机与PLC通讯,在屏幕上显示动态生产数据。可靠性是小粉料配料系统重要的质量指标,由于机械工业、电子元件等基础工业发展的滞后性,小粉料配料系统的可靠性还有待提高。未来小粉料配料系统将逐渐的趋于网络化、全自动化、防错化,对生产环境的要求也越来越严格。操作人员通过浏览器即可登录上位机控制界面,远程监控和操作生产过程。整个系统将采用全封闭结构全自动化生产,有利
11、于减少粉尘对环境的污染,对系统的进出口也要采用除尘设备,使生产环境严格的控制在一个最佳水平。为了防止小粉料投料错误,配料系统开始趋向于使用条形码技术。1.3论文研究的内容 本课题的研究是在结合实际需求的基础上进行的一个半自动小粉料配料系统的设计,使小粉料配料得到系统化的管理,减少人为因素对小粉料配料的影响。论文主要研究的内容是系统的组成及各组成模块功能的设计。下面对主要研究内容进行大体的概述:1、数据库的设计,主要是如何建立数据表,设置字段和类型等,然后进行动态数据库的链接。2、用户管理功能块的实现:研究如何设置用户权限的功能,用户划分为哪些级别。3、任务形成功能块的实现:研究任务形成需要划分
12、为哪些具体的功能,如何实现数据的存储与显示。4、主页显示任务功能块的实现:研究如何与调用数据库中的数据,画面中的动画构件如何绑定数据以及使用设备构件如何与PLC通讯。5、数据查询及报表打印的功能实现:研究使用哪些控件绑定所要查询的数据库中的表,这些控件如何引用和使用。1.4 论文的安排本论文共分四章加以阐述:第1章介绍半自动小粉料配料系统研究的意义、技术现状和发展趋势。第2章介绍半自动小粉料配料系统的开发环境的特点以及各个开发软件在设计中实现的功能。第3章为系统总体设计,介绍该设计的工艺过程、总体设计思路,各个功能窗口的作用、功能、实现方法,以及各个功能块之间的关系。第4章介绍上位机和下位机的
13、通讯方法、设备构件的选择以及参数设置的方法。第2章 上位机开发环境介绍本设计利用MCGS组态软件制作控制主界面,主要显示发送的任务,各斗各车的称量值。利用Visual Basic编程软件编写任务产生所需窗口和报表形成窗口,如物料管理、料斗对应、配方管理、生产管理、打印报表等窗口。利用Access数据库来记录生产所需数据,同时建立MCGS组态软件与VB程序之间的联系。2.1 MCGS软件介绍计算机技术和网络技术的飞速发展,为工业自动化开辟了广阔的发展空间,用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统,并且通过采用远程监控及诊断等先进技术,使系统更加安全可靠,在这方面,MCGS工控组态软件将为您提供强
14、有力的软件支持。MCGS全中文工业自动化控制组态软件(以下简称MCGS工控组态软件或MCGS)为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件,可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统,集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身,并支持国内外众多数据采集与输出设备,广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域【3】。 2.2 Visual Basic编程软件Visua
15、l Basic是一种可视化的、面向对象(object oriented programming ,OOP)、采用事件驱动对象对事件进行处理的程序设计语言。面向对象(OOP)把编写程序解决具体问题的过程即一个应用程序的设计,逐步划分成相互关联的多个对象,并且建立起于这些对象相互了联系的事件过程【4】。Windows以其支持多任务、图形用户界面。对象链接与嵌入(OLE)、动态数据交换(DDN)等强大功能,成为目前微型计算机操作系统的主流。VB可以实现windows应用程序设计的绝大部分高级功能,主要包括以下几点:1、支持多任务、多文档几面(MDI)设计。2、支持对象链接与嵌入(OLE)。3、VB提
16、供的动态数据交换(DDE)编程技术,可以实现VB应用程序与其他windows应用程序的动态实际的交换数据。4、VB支持的动态链接库(DLL)编程技术。5、VB具有很强的数据库管理功能。6、支持基于因特网的应用程序的开发。7、应用程序设计完成后,可被编译成在windows环境下独立运行的可执行.EXE程序文件【5】。2.3 Access数据库Access 是微软公司推出的基于Windows的桌面关系数据库管理系统(RDBMS),是Office系列应用软件之一。它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象;提供了多种向导、生成器、模板,把数据存储、数据查询、界面设计、报表
17、生成等操作规范化;为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便,也使得普通用户不必编写代码,就可以完成大部分数据管理的任务【6】。 Access是一种关系型数据库管理系统,其主要特点如下: 1、存储方式单一 2、面向对象 3、界面友好、易操作 4、集成环境、处理多种数据信息 5、Access支持ODBC(开发数据库互连,Open Data Base Connectivity),利用Access强大的DDE(动态数据交换)和OLE(对象的联接和嵌入)特性,可以在一个数据表中嵌入位图、声音、Excel表格、Word文档,还可以建立动态的数据库报表和窗体等。Access还可以将程序应用于网络,并与网络上
18、的动态数据相联接。利用数据库访问页对象生成HTML文件,轻松构建Internet/Intranet的应用【7】。 2.4 本章小结上位机开发环境包括MCGS组态软件、VB编程软件,数据库采用Access数据库。第3章 系统设计3.1工艺过程在生产前,操作人员在配料桶上套好塑料袋,加料员要在加料平台按一定的料斗对应关系给各个料斗添加物料,各个料斗的内部传感器检测料位是否达到指定的高度,并给出声光提示(红色信号灯为未达到指定料位,绿色信号灯为已到达指定料位),确定每个斗的料位都达到指定高度后才可以生产。各个料斗成圆形旋转式,要求称量哪种物料,这种物料所在的斗就会旋转,操作位的红外线传感器检测到该料
19、斗就会停止旋转,操作人员开始配料,在配料过程中,电子秤会根据该物料的设定值和上下限值来判断称量是否合格、只有称量合格后电子秤台才会自动下降,配料桶自动转到下一个工位。按工艺配方加完一种物料后,系统储料斗驱动装置启动寻找下一个需要配料的储料斗并自动将其运行至操作位,然后再按上所述操作。直至完成所生产的工艺配方的所有物料后,系统会警示操作人员取料。3.2设计要求1、在MCGS软件里设计系统的主页面中,显示正在执行的任务的内容。在画面的上方显示正在执行任务的综合性内容,即该任务的配方编号、名称、任务的总车数、正在称量的斗号和车次、当前操作人、任务执行的状态。在综合内容下方的自由表格中,显示料斗对应关
20、系和该任务所用配方的详细内容。在生产进行的过程中,根据正在称量的斗号和车次,相应的变量显示当前的称量值。主页面的下方为进入各个窗口的导航条。2、生产的安全保障:设置用户权限。为了防止配方的泄露和任意更改和外来人员的恶意破坏,要求用户登录后,才可对生产进行操作,并将用户划分用户权限,防止操作员任意更改重要内容。3、使用VB程序实现对各个生产窗口的编写。(1)建立用以发送任务的生产窗口:生产窗口可以包括多个待执行的任务,这多个待执行任务形成任务队列,从上到下依次执行,每执行完毕一条任务,从任务队列就会将它移除,在生产窗口,还可以更改正在执行或待执行任务的发送车数。(2)建立配方管理窗口:每一条任务
21、是由一个配方和发送车数组成的,就需要在配方管理窗口事先将配方编辑好。一个配方管理窗口包含有多个配方。(3)建立物料管理窗口:每一个配方又是由多个物料组成的,就需要事先清楚物料库包括哪些物料,在物料库中用户可以编辑物料,时刻反映真实的物料情况。(4)建立料斗对应窗口:在生产过程中,是通过斗号来识别称量的是哪种物料。该窗口可以包括多种料斗对应方案,方便用户更换料斗对应关系。4、上位机与下位机的通讯问题。在MCGS组态软件的设备管理里,采用标准的Modbus TCP 子设备和TCP/IP协议建立系统与外部硬件设备的连接,使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态,实现对应工业过程的实时
22、监控。 系统整体框图如图3-1所示:MCGS组态部分修改密码用户管理用户登录Vb设计部分报表查询与打印物料管理发配任务配方管理检测任务中物料是否在料斗中都存在N给出错误提示YMCGS组态部分修改车数主页面采用TCP/IP协议进行通讯下位机图 3-1 系统整体框图3.3 用户管理功能用户登录、修改用户密码和用户管理都属用户管理功能,它们是MCGS组态软件的三个函数。也是进入其它生产操作窗口的前提。1、用户登录(由!logon()函数来实现):此项用于用户权限的识别,用户在登录成功后方可对生产过程进行操作。由于一些保密性窗口内容不可随意更改、查阅(如配方内容),本设计把用户分为两种用户权限:一种是
23、管理员组,可以没有限制的进入任何一个界面;另一种就是一般用户,他们除不可以管理用户权限和管理配方内容外可以进行其他操作。操作员在交接班时,很有可能上一操作员的任务队列中还有未执行的任务,查看这些任务后,若认为这些任务正为自己所需,可以将其转入自己的任务队列中,减少了工作量;若想重新确定待发任务,可以将其忽略。为了监督用户的工作时间、在出现生产失误时明确责任,需将用户登录这一操作记录起来。用户登录界面如图3-2所示,程序框图如图3-3所示。在图3-3中任务队列表即为表3-1的shengchan表,操作记录表即为表3-2的caozuojilu表,当前用户表即为表3-3的person表。图3-2 用
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