一、选题的目的及意义
本课题拟设计一套基于可编程控制器PLC和工控组态软件MCGS的双导轨拔模机监控系统，使用机器拔模取代传统的手工操作，实现对芯棒橡胶外壳高效、稳定、安全地进行拔模。在拔模过程中，上位机监控系统能通过自动和手动两种，方式控制硬件系统各设备的开关和运行状态；根据加工效率，可以设置单/双导轨拔模运行模式、拔模时间、拔模距离等运行模式和运行参数；若拔模过程中发生故障，能够及时声光报警提醒现场工作人员进行检查，同时及时关闭正在运行的设备，确保安全作业；该监控系统采用PLC和工控组态软件MCGS相结合方式，实现锤柄芯棒自动、快速地单导轨和双导轨拔模，能够大幅度提高生产效率，有效降低工人劳动强度，保证生产加工。
- 课题的研究现状
近年来，随着科技的迅速发展，自动化技术已经成为当代举世瞩目的高技术之一。课题所设计的基于工控组态软件 MCGS 和三菱 Fx2N 系列 PLC 构建双导轨拔模机监控系统的上位机界面，界面简洁直观易操作，能够实现所有控制要求，具有较好的人机交互性。可编程控制器PLC是以微处理器为基础，综合计算机技术，自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统继电器技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，并已跃居工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）的首位。近年来 PLC 的应用更为广泛。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，对使用环境适应性强，同时其内部定时器资源十分丰富。利用 MCGS 组态软件制作一套和控制项目相结合的仿真界面,把它和 PLC,程序运行建立通讯,同步运行。这样,我们在故障调试时就可直观、形象地看到问题所在。MCGS 是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研制的用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，它的全称是工业自动化控制组态软件，它集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线于一体，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。为我们生活提供了许多便利。在钢铁生产中，轧材的捆轧一直是一个重要环节，个别地方还存在人工捆轧，即使配备捆钢机也大多为手动，而且经常发生捆轧不好，运输过程中散包等现象，目前对于国内外钢材包装指标小于 2t 捆要求来说,提高捆扎质量、减少损耗和事故非常关键。为此唐钢一轧厂在引进一台打捆机的基础上，积极消化吸收，联合研制成功了BD650型自动打捆机，由冶金部自动化研究院和唐山钢铁公司联合研制成功的 BD650 型全自动捆钢机, 实现了 PLC 自动控制, 整套系统不仅达到原机水平, 而且个别指标还超过原机,在场地狭窄情况下 ,。保证了80%以上的钢材达到一类包装，这是人工包装不能实现的。BD650 型自动打捆机, 参照瑞典松德斯公司 KNSS650 型 、意大利达涅利公司 LF 型等世界较先进同类型捆钢机工作原理 , 结合现场使用要求, 如轧钢车间生产线环境差、钢材终轧温度较高等不利因素 , 另外考虑到使用国产件外形尺寸与国外产品出入较大 ,在保证原机性能和进一步完善的前提下, 作了全面的改进。此外，采用三菱PLC和MCGS组态软件设计了自动洗衣机控制系统，模拟洗衣机的工作过程，也能模拟实现半自动洗衣过程，洗衣过程中还能监控各电机的运行状况，洗衣过程结束后自动报警。此外,PLC和MCGS组态软件还可用于温室控制方面，采用温度传感器，光照传感器，二氧化碳浓度传感器对温室中环境指标进行检测，并将测量值送入PLC中，由PLC将其与设定值比较，再发出相应的指令驱动执行设备来调节温室内的环境参数，从而实现温度的自动化控制，采用MCGS系统软件完成了控制系统的组态设计，实现了动态演示，过程检测，数据记录，曲线显示等功能，从而实现了控制系统操作的人性化和操作的可视化，为温室环境控制提供了设计基础。除此之外，工业组态软件MCGS 的 PLC 虚拟控制系统还可用于交通灯控制系统的设计,即利用现有的计算机资源, 在计算机上通过组态软件的工作界面和功能来仿真现场控制对象 , 进行PLC 的虚拟控制。采用MCGS的网络版软件平台 , 还可实现网络控制功能, 用户可以通过 IE 浏览器访问本地监控机, 对现场的运行情况进行控制 , 在客户端打印现场的各种数据、报表。构成一个虚拟现场控制对象的具有完整3层结构的控制系统。PLC和MCGS组态软件还可用于供水系统方面的操作。供水系统是现代住宅小区必备的配套设施, 与人们的日常生活是密切相关的。随着科技水平的飞速发展,人们对住宅小区供水质量的要求也不断提高。传统的供水方式都有着明显的缺点, 比如: 高位水箱水塔供水方式工程造价高,占地面积大,水质容易被二次污染;直接水泵加压供水方式则严重浪费电能。而基于 P L C 控制的恒压供水方式克服了上述系统的缺点, 且节能效果显著, 因此, 恒压供水方式被越来越多地应用在现代化住宅小区供水系统上。在国外，PLC和MCGS也得到了广泛应用，比如自动售货机中的应用和在线分析和在线分析装置的应用。
三、课题研究内容介绍
1、通过查阅资料信息和国内外研究论文，深入了解双导轨拔模机的工作过程；详细了解双导轨拔模机的机械结构、拔模运行范围和拔模效率等；
2、明确双导轨拔模机的详细监控要求，实现锤柄芯棒外壳上料-上移-拔模-下料收集的工作过程，构建监控系统并设计系统的控制流程图；
3、学习和使用MCGS工控组态软件，构建双导轨拔模机监控系统的上位机界面，要求界面简洁直观易操作，能够实现所有控制要求，具有较好的人机交互性；设置组态变量，学习编写组态运行程序，实现监控系统的模拟自动运行和调回；监控系统应具有报警功能，保证加工过程安全稳定；
4、学习可编程控制器PLC的基本结构、运行过程和使用方法；根据双导轨拔模机的监控要求，统计输入/输出点数，选用相应的三菱Fx2N PLC控制器；完成PLC接口端子和基本外接电路的布置排列；编写PLC控制流程图；学习和掌握三菱PLC的编程软件GX Developer，编写监控系统下位机运行程序并进行调试；实现与上位机之间的信号通讯；
5、对监控系统的硬件执行单元进行选型，包括电机、传感器等，列出具体型号和性能参数。
