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摘要：本文主要通过在MCGS（TPC7062K）触摸屏上设置优质产品的组合方式，程序中使用三菱PLC中“先入先出”功能指令的SRWR写入指令对三个工件进行识别，然后通过机械手和传送带利用冒泡法将三个工件按照一定的排序要求进行排序，排序完成后按照一定的要求将工件推到指定的斜槽中。通过测试结果表明，程序运行稳定，可靠性较高。
关键词：PLC MCGS触摸屏 先入先出功能指令 排序生产 YL235A
【分类号】：TH186
0 引言
YL235A机电一体化设备是全国职业院校技能大赛机电一体化设备安装与调试项目的主要采用的设备，设备中主要应用了PLC、触摸屏、变频器、气动及传感器等技术。2011年全国技能大赛在设备中加入了对触摸屏组态的考核，增加了难度，本文主要模拟三个工件排序生产为例，通过对触摸屏组态，在触摸屏中设置优质产品的组合方式，利用PLC的先入先出功能指令及数据交换指令，完成三个工件排序生产功能的实现，为技能大赛指导教师的指导提供参考。
1 三个工件排序生产的控制要求
生产某种产品及包装，该产品由3个工件组合而成，3个工件可以是金属工件、白色工件和黑色工件中的一种或几种组合而成。其中金属工件最重，白色工件次之，黑色工件最轻。为了保证产品的密闭性和搬运的安全性，要求工件在进入斜槽前由机械手配合接料平台和物料盘（可以由机械手将工件夹送到物料盘，又可以从物料盘中夹起工件放到传送带上），最终将工件在传送带上由左至右按从重到轻的顺序排序，且每个工件中心的距离是6cm左右。排好顺序后，依次按由重到轻的顺序推入相应斜槽并立即人工打包取走。如果三个工件的材质与人机界面设置的完全相同，则该组产品视为优质品被推入I槽。不满足优质品的工件组要求的第一组工件推入II槽，第二组工件推入III槽，第三组工件又推入II槽，以此类推。设备布局图如图1所示。
图1 设备布局图
Figure 1 Equipment Layout
按下此方式下HMI界面上的起动按钮或按钮/指示灯箱SB5，该模式下人机界面上的运行指示灯（绿色）长亮。系统启动。按钮/指示灯箱的运行指示灯HL2（以下简称HL2）长亮，由人工将毛坯料放置工件到皮带输送机落料口，当落料口检测到有料时，电动机以15HZ的频率启动运行，指示灯HL2以每秒2次的频率闪烁，提示不能下料。当工件达到A位置时传送带停止，HL2又恢复长亮，提示可以人工继续下料。若允许下料后5秒内都没有放入下一个工件则“错误及报警信息提示区”显示“请放入工件”的报警信息，同时蜂鸣器鸣叫提醒操作者放工件，放入工件后报警信息自动消除，蜂鸣器停止鸣叫。则当第三个工件放到传送带上后HL2恢复闪烁，禁止下料，系统开始排序工序，同时此方式下“错误及报警信息提示区”显示“系统正在排序，请勿放入工件”。
为确保在排序需要时将工件推到接料平台的恰当位置，传送带正转（由A向C）运行时电机运行频率转为25HZ，反向运行频率为15HZ。排序工序完成后，传送带电机重新以15HZ的运行频率完成把工件推入斜槽的工序。工件被推入斜槽时传送带无需停止。当一组工件被推入斜槽后立即人工包装取走。HL2恢复允许下料提示且“系统正在排序，请勿放入工件”报警信息提示自动消除，又可以往下料孔放入工件。
此方式下按HMI界面上的停止按钮或按钮/指示灯箱的SB6，错误及报警信息提示区”发出“是否需要停机”的报警信息，若是误操作，则触摸人机界面上其他空白地方或启动按钮，此报警信息自动解除。若确实需要停机则再次按下停止按钮或按钮/指示灯箱的SB6，运行指示灯和停止指示灯（红色）一起闪烁，提示系统正在停机过程中。系统将当前一组工件推入相应斜槽各部件返回初始位置后停机，此人机界面上的运行指示灯熄灭，停止指示灯长亮，所有数据清除。系统完全停止后才可以按“返回首页“键回到欢迎界面。
要求在排序生产模式的人机界面上显示本次排序生产所花的时间（从第三个料放下开始计时，到本组最后一个工件被推入到斜槽为止所花的时间），并能显示系统生产的优质品的组数。
2 MCGS触摸屏组态界面设计及功能实现方法
2.1 组态界面设计与绘制
利用MCGS组态软件设计绘制的监控界面如图2所示
图2 监控界面
Figure 2 Monitoring Interface
报警信息主要利用“标签”构建在人机界面错误及报警信息提示区绘制报警信息提示框如图3所示：
图3 报警信息提示框
Figure 3 Alarm Information Prompt Box
2.2 触摸屏组态画面各元件变量与对应的PLC地址
各元件变量与PLC对应的地址如表1所示：
表1 各元件变量与PLC对应的地址
Chart 1 Component Alternating Quantity and Corresponding Address of PLC
2.3 报警信息提示实现方法及运行策略编写
利用标签的可见度属性关联一个开关型的变量，根据变量的值控制什么时间显示报警提示信息框。
“请放入工件！”和“系统正在排序，请勿放入工件！”报警信息提示框关联的变量的名称分别为“Prompt Box 1”和“Prompt Box 2”，实现的方法是让变量分别与PLC中M100、M101地址关联，根据控制要求，通过程序控制M100和M101的状态，从而控制报警信息提示框什么时候显示，什么时候不显示。
“是否需要停机？”报警信息提示框关联的变量的名称为“error2”，实现的方法是利用停止按钮脚本程序实现，实现的脚本程序如下所示：
并在整个界面制作一个隐藏按钮，放在最底层，通过编写脚本程序实现消除报警信息提示框，实现的脚本程序如下所示：
3.程序设计
3.1 程序流程图
根据控制要求，程序整体流程图如图4所示。
图4 程序流程图
Figure 4 Program Structure Chart
3.2.1工件排序程序实现方法
工件排序实现的方法是通过机械手和传送带利用冒泡法对三个工件按照要求进行排序。具体实现程序流程图如图5所示：
图5 程序流程图
Figure 5 Program Structure Chart
3.2.2 優质产品与其他产品推入指定斜槽的实现方法
工件排序完成后，将D3，D4，D5三个数据寄存器与人机界面上设置的优质产品组合进行比较，符合优质工件的产品的组合推入斜槽I，不符合优质工件的产品组合轮流推入斜槽II和斜槽III。
4 结束语
本方法通过在YL235机电一体化设备中测试，运行稳定，流畅，利用冒泡法排序较好的完成了工件排序生产的问题。排序生产问题在实践中还有很多应用，需要我们在实践中多加以思考，多加以应用。
参考文献：
[1] 杨少光.机电一体化设备的组装与调试[M].南宁：广西教育出版社，2009.
[2] 宋伯生.PLC编程理论算法及技巧[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3] 姜绍辉.三菱PLC“先入先出”功能指令的应用[J].机床电器，2010（2）：36-37.
[4] 三菱FX2N系列微型可编程控制编程手册[K].上海：三菱电机自动化（上海）有限公司，2006.
[5] MCGS嵌入版说明书[K].北京：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2009.
关键词：PLC MCGS触摸屏 先入先出功能指令 排序生产 YL235A
【分类号】：TH186
0 引言
YL235A机电一体化设备是全国职业院校技能大赛机电一体化设备安装与调试项目的主要采用的设备，设备中主要应用了PLC、触摸屏、变频器、气动及传感器等技术。2011年全国技能大赛在设备中加入了对触摸屏组态的考核，增加了难度，本文主要模拟三个工件排序生产为例，通过对触摸屏组态，在触摸屏中设置优质产品的组合方式，利用PLC的先入先出功能指令及数据交换指令，完成三个工件排序生产功能的实现，为技能大赛指导教师的指导提供参考。
1 三个工件排序生产的控制要求
生产某种产品及包装，该产品由3个工件组合而成，3个工件可以是金属工件、白色工件和黑色工件中的一种或几种组合而成。其中金属工件最重，白色工件次之，黑色工件最轻。为了保证产品的密闭性和搬运的安全性，要求工件在进入斜槽前由机械手配合接料平台和物料盘（可以由机械手将工件夹送到物料盘，又可以从物料盘中夹起工件放到传送带上），最终将工件在传送带上由左至右按从重到轻的顺序排序，且每个工件中心的距离是6cm左右。排好顺序后，依次按由重到轻的顺序推入相应斜槽并立即人工打包取走。如果三个工件的材质与人机界面设置的完全相同，则该组产品视为优质品被推入I槽。不满足优质品的工件组要求的第一组工件推入II槽，第二组工件推入III槽，第三组工件又推入II槽，以此类推。设备布局图如图1所示。
图1 设备布局图
Figure 1 Equipment Layout
按下此方式下HMI界面上的起动按钮或按钮/指示灯箱SB5，该模式下人机界面上的运行指示灯（绿色）长亮。系统启动。按钮/指示灯箱的运行指示灯HL2（以下简称HL2）长亮，由人工将毛坯料放置工件到皮带输送机落料口，当落料口检测到有料时，电动机以15HZ的频率启动运行，指示灯HL2以每秒2次的频率闪烁，提示不能下料。当工件达到A位置时传送带停止，HL2又恢复长亮，提示可以人工继续下料。若允许下料后5秒内都没有放入下一个工件则“错误及报警信息提示区”显示“请放入工件”的报警信息，同时蜂鸣器鸣叫提醒操作者放工件，放入工件后报警信息自动消除，蜂鸣器停止鸣叫。则当第三个工件放到传送带上后HL2恢复闪烁，禁止下料，系统开始排序工序，同时此方式下“错误及报警信息提示区”显示“系统正在排序，请勿放入工件”。
为确保在排序需要时将工件推到接料平台的恰当位置，传送带正转（由A向C）运行时电机运行频率转为25HZ，反向运行频率为15HZ。排序工序完成后，传送带电机重新以15HZ的运行频率完成把工件推入斜槽的工序。工件被推入斜槽时传送带无需停止。当一组工件被推入斜槽后立即人工包装取走。HL2恢复允许下料提示且“系统正在排序，请勿放入工件”报警信息提示自动消除，又可以往下料孔放入工件。
此方式下按HMI界面上的停止按钮或按钮/指示灯箱的SB6，错误及报警信息提示区”发出“是否需要停机”的报警信息，若是误操作，则触摸人机界面上其他空白地方或启动按钮，此报警信息自动解除。若确实需要停机则再次按下停止按钮或按钮/指示灯箱的SB6，运行指示灯和停止指示灯（红色）一起闪烁，提示系统正在停机过程中。系统将当前一组工件推入相应斜槽各部件返回初始位置后停机，此人机界面上的运行指示灯熄灭，停止指示灯长亮，所有数据清除。系统完全停止后才可以按“返回首页“键回到欢迎界面。
要求在排序生产模式的人机界面上显示本次排序生产所花的时间（从第三个料放下开始计时，到本组最后一个工件被推入到斜槽为止所花的时间），并能显示系统生产的优质品的组数。
2 MCGS触摸屏组态界面设计及功能实现方法
2.1 组态界面设计与绘制
利用MCGS组态软件设计绘制的监控界面如图2所示
图2 监控界面
Figure 2 Monitoring Interface
报警信息主要利用“标签”构建在人机界面错误及报警信息提示区绘制报警信息提示框如图3所示：
图3 报警信息提示框
Figure 3 Alarm Information Prompt Box
2.2 触摸屏组态画面各元件变量与对应的PLC地址
各元件变量与PLC对应的地址如表1所示：
表1 各元件变量与PLC对应的地址
Chart 1 Component Alternating Quantity and Corresponding Address of PLC
2.3 报警信息提示实现方法及运行策略编写
利用标签的可见度属性关联一个开关型的变量，根据变量的值控制什么时间显示报警提示信息框。
“请放入工件！”和“系统正在排序，请勿放入工件！”报警信息提示框关联的变量的名称分别为“Prompt Box 1”和“Prompt Box 2”，实现的方法是让变量分别与PLC中M100、M101地址关联，根据控制要求，通过程序控制M100和M101的状态，从而控制报警信息提示框什么时候显示，什么时候不显示。
“是否需要停机？”报警信息提示框关联的变量的名称为“error2”，实现的方法是利用停止按钮脚本程序实现，实现的脚本程序如下所示：
并在整个界面制作一个隐藏按钮，放在最底层，通过编写脚本程序实现消除报警信息提示框，实现的脚本程序如下所示：
3.程序设计
3.1 程序流程图
根据控制要求，程序整体流程图如图4所示。
图4 程序流程图
Figure 4 Program Structure Chart
3.2.1工件排序程序实现方法
工件排序实现的方法是通过机械手和传送带利用冒泡法对三个工件按照要求进行排序。具体实现程序流程图如图5所示：
图5 程序流程图
Figure 5 Program Structure Chart
3.2.2 優质产品与其他产品推入指定斜槽的实现方法
工件排序完成后，将D3，D4，D5三个数据寄存器与人机界面上设置的优质产品组合进行比较，符合优质工件的产品的组合推入斜槽I，不符合优质工件的产品组合轮流推入斜槽II和斜槽III。
4 结束语
本方法通过在YL235机电一体化设备中测试，运行稳定，流畅，利用冒泡法排序较好的完成了工件排序生产的问题。排序生产问题在实践中还有很多应用，需要我们在实践中多加以思考，多加以应用。
参考文献：
[1] 杨少光.机电一体化设备的组装与调试[M].南宁：广西教育出版社，2009.
[2] 宋伯生.PLC编程理论算法及技巧[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3] 姜绍辉.三菱PLC“先入先出”功能指令的应用[J].机床电器，2010（2）：36-37.
[4] 三菱FX2N系列微型可编程控制编程手册[K].上海：三菱电机自动化（上海）有限公司，2006.
[5] MCGS嵌入版说明书[K].北京：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2009.