计算机组态C620-1型车床的电气控制系统

一、硬件电路的设计1.普通车床的结构及转动原理普通车床的主要结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成。

如图1。

车床的运动包括切削运动和辅助运动。

切削运动主要有主运动和进给运动。

主运动是由主轴带动工件旋转的运动，消耗功率大。

进给运动是车刀的轴向直线运动，功率小。

主运动配合进给运动完成工件表面的成形运动。

其运动功能式为：W/CpZfXf/T。

运动功能图如图2。

2、电气控制系统的PLC改造PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制。

PLC易于实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线控制。

因其有可靠性高，抗干扰性强，编程简易，功能完善，体积小，功耗低的特点被广泛应用于各个领域。

对普通车床电气控制系统的改造必需满足以下的要求：（1）原有的动作顺序及功能不变。

（2）各种联锁关系不变（3）增加应有的工作状态指示由于PLC的逻辑与顺序功能通继电器的工作原理相类似，因此PLC可以很好地替代电气控制系统的功能,满足以上三方面的要求。

普通车床结构原理简单，造价低廉，操作方便，目前仍然被极为广泛的应用于生产过程中。

目前普通车床的控制主要采用传统的继电器。

继电器系统的接线较为复杂，故障诊断排除比较困难，而且还存在触点的电弧烧伤、机械式的触点控制反映速度慢、功能单一、灵活性差。

但由于数控机床造价高，不易被广泛地应用于普通生产操作中。

因此通过对普通车床的电气控制进行PLC改造，将有助于提高企业的生产效益。

二、软件设计1．创建工程MCGS嵌入版中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。

工程文件的命名规则和Windows系统相同，MGCS嵌入版自动给工程文件名加上后缀“MCE”。

每个工程都对应一个组态结果数据库文件。

在Windows系统桌面上，通过以下三种方式的任何一种，都可以进入MCGS 嵌入版组态环境：鼠标双击Windows桌面上的“MCGSE组态环境”图标；选择“开始”——“程序”——“MCGS嵌入版组态软件”——“MCGSE组态环境”命令；按快捷键“Ctrl+Alt+E”。

进入MCGS嵌入版组态环境后，单击工具条上的“新建”按钮，后执行“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.MCE”的新工程（X为数字，表示建立新工程的顺序，如1、2、3等）。

由于尚未进行组态操作，新工程只是一个“空壳”，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。

如下图所示，MCGS嵌入版用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一部分，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。

在保存新工程时，可以随意更换工程文件的名称。

缺省情况下，所有的工程文件都存放在MCGS嵌入版安装目录下的Work子目录里，用户也可以根据自身需要求偶指定存放工程文件的目录。

2．组态用户窗口图形界面的生成MCGS嵌入版以窗口为单位来组建应用系统的图形界面，创建用户窗口后，通过放置各种类型的图形对象，定义相应的属性，为用户提供漂亮、生动、具有多种风格和类型的动画画面。

用户窗口本身是一个“容器”，用来放置各种图形对象（图元、图符和动画构件），不同的图形对象对应不同的功能。

通过对用户窗口内多个图形对象的组态，生成漂亮的图形界面，为实现动画显示效果做准备。

生成图形界面的基本操作步骤：创建用户窗口设置用户窗口属性创建图形对象编辑图形对象3．创建用户窗口选择组态环境工作台中的用户窗口页，所有的用户窗口均位于该窗口页内，按“新建窗口”按钮，或执行菜单中的“插入”——“用户窗口”命令，即可创建一个新的用户窗口，以图标形式显示，如“窗口0”。

开始时，新建的用户窗口只是一个窗口，用户可以根据需要设置窗口的属性和在窗口内放置图形对象。

•设置用户窗口属性选择带定义的用户窗口图标，点鼠标右键选择属性，也可以单击工作台窗口中的“窗口属性”按钮，或者单击工具条中的“显示属性”按钮，或者操作快捷键“Alt+Enter”，弹出“用户窗口属性设置”对话框，按所列款项设置有关属性。

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、窗口标题、窗口背景、窗口位置、窗口边界等项内容，其中窗口位置、窗口边界不可用。

窗口的扩充属性：鼠标单击“扩充属性”标签，进入用户窗口的扩充属性页，完成对窗口的位置进京精确定位显示滚动条设置无效。

在扩充属性中的“窗口视区”是指实际用户窗口可用的区域，在显示器屏幕上所见的区域称为可见区，一般情况下两者大小相同，但是可以把“窗口视区”设置成大雨可见区，此时在用户窗口侧边附加滚动条，操作滚动条可以浏览用户窗口内所有图形。

打印窗口时，按“窗口视区”的大小来打印窗口的内容。

还可以选择打印方向是指按打印纸张的纵向打印还是按打印纸张的横向打印例如：窗口0.Left可以去的窗口0的左边界的当前坐标值；窗口0.OpenSubWnd则可以打开用户窗口0的子窗口。

脚本控制包括启动脚本，循环脚本和退出脚本。

启动脚本在用户窗口打开时执行脚本，循环脚本是在窗口打开其间以指定的间隔循环执行脚本，退出脚本则是在用户窗口关闭时执行。

4．创建图形对象MCGS嵌入版提供了三类图形对象供用户选用，即图元对象、图符对象和动画构件。

这些图形对象位于常用符号工具箱和动画工具箱内，用户从工具箱中选择所需要的图形对象，配置在用户窗口内，可以创建各种复杂的图形。

5．编辑图形对象图形对象创建完成后，要对图形对象进行各种编辑工作，如：改变图形的颜色和大小，调整图形的位置和排列形式，图形的旋转及组和分解等项操作，MCGS嵌入版提供了完善的编辑工具，使用户能快速制作各种复杂的图形界面，以图形方式精确表示外部物理对象。

6．定义动画连接（1）画连接，实际上是将用户窗口内创建的图形对象与实际数据库中定义的数据对象建立对应连接关系，通过对图形对象在不同的数值区间内设置不同的状态属性（如颜色、大小、位置移动、可见度、闪烁效果等），用数据对象的值的变化来驱动图形对象的状态改变，使系统在运行过程中，产生形象逼真的动画效果。

因此，动画连接过程就归结为对图形对象的状态属性设置的过程。

（2）图符对象连接在MCGS嵌入版中，每个图元、图符对象都可以实现11种动画连接方式。

可以利用这些图元、图符对象来制作实际工程所需要的图形对象，然后再建立起与数据对象的对应关系，定义图形对象的一种或多种动画连接方式，实现特定的动画功能。

这11种动画连接方式如下：填充颜色连接边线颜色连接字符颜色连接水平移动连接垂直移动连接大小变化连接显示输出链接按钮输入连接按钮动作连接可见度连接闪烁效果连接7．创建运行策略每建立一个新工程，系统都自动创建三个固定的策略块：启动策略、循环策略和退出策略，它们分别在启动时、运行过程中和退出前由系统自动调度运行。

在系统工作台“运行策略”窗口下，单击“新建策略”按钮，可以创建所需要的策略块，缺省名称“策略X”（其中X为数字代码），如下图中的“策略1”：一个应用系统最多能创建512个策略块，侧苦厄块的名称在属性设置窗口中指定。

策略名称是唯一的，系统其它部分按策略名称进行调用。

MCGS嵌入版提供六种策略类型供用户选择，分别是用户策略、循环策略、报警策略、事件策略、热键策略和中断策略，其中除策略的启动方式各自不同之外，其功能本质上没有差别。

用户策略自己并不启动需要其他策略、按钮等调用。

循环策略是指按设定的循环时间自动循环运行。

事件策略是等待某事件的发生后启动运行。

报警策略是当某个报警条件发生后启动运行。

热键策略是响应某个热键按下时启动运行。

中断策略是在用户设定的中断发生时，调用该策略以实现相应的操作。

8.设置策略属性进入运行策略窗口页，选择某一策略块，单击“策略属性”按钮，或按工具条中“显示属性”按钮，即可弹出“策略块属性设置”对话框，设置的项目主要是策略名称和策略内容注释。

其中的“循环时间”一栏，是专为循环策略块设置循环时间用的。

三．组态设计1.组态策略内容无论是用户创建的策略块还是系统固有的三个策略块，创建时只是一个有名无实的空架子，要使其成为独立的实体，被系统其他部分调用，必须对其进行组态操作，制定策略块所要完成的功能。

每一个策略块都具有多项功能，每一项功能的实现，都以特定的条件为前提。

MCGS 嵌入版把“条件——功能”结合成一体，构成策略块中的一行，称为策略行，策略块由多个策略行构成，多个策略行按照从上到下的顺序执行。

策略块的组态操作包括：创建策略行配置策略结构设置策略构件属性鼠标双击指定的策略块图标，或单击策略块图标，按“策略组态”按钮，弹出“策略组态”窗口，组态操作在该窗口内进行，步骤如下：创建策略行：组态操作的第一步是创建策略行，目的是先为策略块搭建结构框架。

用鼠标单击窗口上端的工具条中的“新增策略行”按钮，或单击鼠标右键在弹出右键菜单中选择“新增策略行菜单”，或直接按下快捷键“Ctrl+I”，增加一个空的策略行。

一个策略块中最多可创建1000个策略行。

配置策略构件：每个策略行都由两种类型的构件串接而成，前端为条件构件，后端为策略构件。

一个策略行中只能有一个策略构件。

在MCGS嵌入版的“策略工具箱”中，为用户提供了多种常用的策略构件，用户从工具箱中选择所需的条件构件和策略构件，配置在策略行相应的位置上。

操作方法是：鼠标单击窗口上端工具条中的“工具箱”按钮，打开“策略工具箱”；选中策略行的功能框（后端），鼠标双击工具箱中相应的策略构件；或者选中工具箱中的策略构件，用鼠标单击策略行的功能框图，即可将所选的构件配置在该行的指定位置上。

策略调用构件：调用指定的用户策略数据对象构件：数据值读写、存盘和报警处理设备操作构件：执行指定的设备命令退出策略构件：用于中断并退出所在的运行策略块脚本程序构件：执行用户编制的脚本程序定时器构件：用于定时计数器构件：用于计数窗口操作构件：打开、关闭、隐藏和打印用户窗口设置策略构件属性：鼠标双击策略构件；或者单击策略构件，按工具条中的“属性按钮”，弹出该策略构件的属性设置对话框。

不同的策略构件，属性设置的内容不同。

2.数据对象的类型在MCGS嵌入版中，数据对象有开关型、数值型、字符型、事件型和组对象等五种类型。

不同类型的数据对象，属性不同，用途也不同。