人机界面在物料分拣系统中的应用

    近年来，随着工业自动化水平的不断提高，计算机在工业领域得到了越来越多的应用，人们对自动化也提出了更高的要求。面对种类繁多的控制设备和过程监控装置，传统的工业控制软件暴露出来的缺陷越来越多，比如程序修改困难，开发周期长，重复使用率低，价格昂贵，可靠性差等，这些足以说明其已经无法满足用户的各种需求了。组态软件出现后，传统工控软件存在的各种问题被很好的解决，用户可以利用组态软件的功能，任意组态控制对象和控制目的，从而实现系统的自动控制。本文主要利用了松下FPO系列PLC作为主控制器，辅以多种传感器、气泵、气缸和电机等硬件设备，实现对铁块、铝块和颜色块的分拣功能，同时采用了北京昆仑通态公司的MCGS触摸屏作为监控设备，实现对该系统启动、停止的远程控制以及系统运行过程的实时监控的功能。

1 系统的结构与工作原理

    1．1系统的结构。

    本文所设计的物料分拣系统主要由控制部分、检测部分、输送部分、分拣部分和监控部分等五个模块组成。图1为该物料分拣系统的结构图。

图1 物料分拣系统结构图

    控制部分选用的是松下FPO系列的PLC。其接收到检测部分反馈的信号后，进行一系列快速且可靠的处理后，将控制指令发送至输送部分、分拣部分和监控部分。

    检测部分主要由电感传感器、电容传感器、颜色传感器、光电传感器等各种传感器组成。其作用是通过不同的传感器检测出物料种类或其他信息后将信号反馈至控制部分。

    输送部分主要包括变频器、电机和传送皮带等。其作用是将物料通过传送皮带输送至各个用于检测物料种类的传感器的有效检测区内，进行物料种类的检测。

    分拣部分主要由气缸和电磁阀等组成。其作用是根据接收到的控制指令，将不同种类的物料分别推人各自所对应的下料槽。

    监控部分选用的是北京昆仑通态公司的MCGS触摸屏。其作用是对整个系统的启动、停止以及运行状态进行实时监控，如果有需要还可通过添加构件的方式，来实现各种运行曲线的查询、实时报警及报警记录查询、各种报表的生成等功能。

    1．2系统的工作原理。

    该物料分拣系统是通过触摸屏进行启动、停止控制，且实时监控系统是如何利用不同类型的传感器对待测物进行检测并分类的。当供料槽中有待测物料时，就会被此处的传感器检测到，由气缸将待测物推上传送带，运行期间待测物会经过不同种类的传感器的检测，当电感传感器检测到铁块时，对应气缸动作将待测物推入1#下料槽；当电容传感器检测到铝块时，对应气缸动作将待测物推入2#下料槽；当颜色传感器检测到颜色块时，对应气缸动作将待测物推入3#下料槽；否则，继续前行。

2 触摸屏工程的设计

    本设计采用了北京昆仑通态公司生产的MCGS触摸屏作为物料分拣系统监控设备，通过MCGSE嵌入式通用监控系统软件提供的大量图形对象和动画构件，用户可以进行任意组态，来实现对系统运行状态的实时监控。

    2．1制作工程画面。

    首先是建立用户画面，其标题可以“物料分拣系统”，并且设置好适合触摸屏屏幕的尺寸。另外可以通过“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。建立好画面后，就开始结合物料分拣系统的具体结构对其进行编辑，放置如电机、电磁阀、电感传感器、电容传感器、光电传感器和触摸按钮等各种图形对象、动画构件和文字，来逼真的呈现物料分拣系统的结构。

    2．2定义数据对象。

    MCGS系统中各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。只有将工程画面中的图形对象的动画属性，与实时数据库中定义的数据对象建立相关性的连接后，才可以驱动图形的动态显示。

    2．3动画连接。

    前面已经利用图形对象将工程画面构建完成，但此时画面是静止不动的，要想真实地描述外界对象的状态变化，就必须对这些图形对象进行动画设计，从而达到对其过程进行实时监控的目的。MCGS为每一种基本图形元素都定义了不同的动画属性，如图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁『生等状态的特征参数。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关陛连接，并设置相应的动画属性。这样在系统整个运行过程中，图形对象的外观和状态特征，都由数据对象的实时采集值进行驱动，从而实现了图形的动画效果。