【正文】 I 畢業(yè)設計（論文） 基于 MCGS 和 PLC 的機械手控制系統(tǒng)設計 學院（部）： 電氣與信息工程學院 專 業(yè)： 機電一體化技術 II 摘 要 當今社會，科學技術飛速發(fā)展，人類活動給世界帶來了巨大的改變。在科技進步的同時，以各種控制器控制的不同類型的機械手以其突出的性能越來越多的被人們所應用。機械手在不同的作業(yè)場合，尤其是在特殊的環(huán)境背景下，為人類活動的順利快速進行帶來了極大的方便和益處，尤為明顯的是在工業(yè)及軍事 領域內。工業(yè) 中大 量的生產活動，存在著很多不便于人類操縱的環(huán)節(jié)，特別是在工作環(huán)境較危險的情況下，如果使用具有 遠程控制 功能的機械手，則可以增加系統(tǒng)的安全性，大大的節(jié)約損耗，提高效率。可見，在 自動化、工業(yè)化進程中，在特殊背景環(huán)境中使用 機械手 已成為一種必然的趨勢。 在本設計中介紹了國內外機械手研究現(xiàn)狀及 PLC 的研究發(fā)展趨勢，描述了 機械手控制系統(tǒng)的工作原理和動作實現(xiàn)過程。研究了基于 PLC 的 機械手 模型控制系統(tǒng)的設計，還研究了 MCGS 在機械手控制系統(tǒng)中的應用 。 利用組態(tài)軟件 MCGS 設計了機械手模型控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、 清晰、準確的機械手運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供了多方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。 關鍵詞 ： 機械手， PLC， MCGS III ABSTRACT In today39。s society, science and technology rapid development, human activities create world a huge change. In the meanwhile, technological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The homework in different occasions manipulator, especially in the special environment context for the human activity quickly smoothly caused great convenience and benefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for humans to manipulate the link, especially in a business environment is dangerous situation, if use has remo te control functions may be increased manipulator, the security of the system, big save loss, improve efficiency. Visible, in automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator has bee an inevitable trend. . In this design the present condition of research about domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the process of action’s realization of manipulator control system were described. The design of manipulator model control system based on PLC was researched and MCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and breakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated. Key words: manipulator， PLC， MCGS IV 目 錄 第一章 緒 論 ................................................ 1 課題背景 ........................................................ 1 設計目的和意義 ................................................... 1 本文主要工作 .................................................... 2 第 2 章 可編程序邏輯控制器（ PLC）和機械手概述 .................. 3 可編程序邏輯控制器（ PLC） ....................................... 3 PLC 的結構 ................................................... 3 PLC 的發(fā)展歷程 ............................................... 4 PLC 的硬件 ................................................... 5 PLC 的主要特點 .............................................. 6 FX2N 系列 PLC 介紹 ............................................ 7 機械手 .......................................................... 9 機械手概述 .................................................. 9 機械手的工作原理 ............................................. 9 機械手的發(fā)展趨勢 ............................................ 10 第三章 系統(tǒng)設計 ........................................... 11 系統(tǒng)方案分析設計 ............................................... 11 控制要求 .................................................... 11 方案設計 ................................................... 11 硬件設計 ....................................................... 13 輸入 /輸出端子地址分配 ...................................... 13 PLC 接線圖 .................................................. 13 系統(tǒng)程序設 計 ................................................... 14 常用編程方法介紹 ........................................... 14 流程圖 ...................................................... 16 梯形圖 ...................................................... 17 語句表 ..................................................... 20 MCGS 組態(tài)軟件 .................................................. 21 MCGS 組態(tài)軟件結構 功能特點 ................................. 22 工程的建立和變量的定義 ..................................... 26 動畫連接 ................................................... 29 調試 ....................................................... 34 第四章 系統(tǒng)的調試及設計總結 ................................ 35 系統(tǒng)調試 ...................................................... 35 結 論 ...................................................... 36 參考文獻 ................................................... 37 致 謝 ...................................................... 38 附 錄 1 FX2N 基本指令 ...................................... 39 1 第一章 緒 論 課題背景 隨著計算機技術的飛速發(fā)展， PLC（即可編程邏輯編程器的簡稱）已經進入日常生產、生活的各個方面， PLC 的應用在各行各業(yè)已成為必不可少的內容。 PLC 作為通用的工業(yè)計 算機，其功能日益強大，已經成為工業(yè)控制領域的主流控制設備。 PLC 從誕生至今，僅有 30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與 CAD/CAM、機器人技術一起被譽為當代工業(yè)自動化的三大支柱。 在現(xiàn)代工業(yè)中生產過程的機械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)化的進一步發(fā)展，自動化已經成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產流水線等等，已經隨處可見。同時，現(xiàn)在生產中，存在著各種各樣的生產環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產環(huán)境不利于人工進行操作。工業(yè)機械手是近代自動控制領域 中出現(xiàn)的一項新的技術，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產自動化實踐相結合的產物，并以現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手是提高生產過程自動化、改善勞動條件、提高產品質量和生產效率的有效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射和污染的場合，應用更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快發(fā)展，并取得一定效果，受到機械工業(yè)和鐵路部門的重視。 本次課題主要是應用三菱公司 FX2N 系列 PLC，對機械手的上下、左右以及抓取運動進行控制。該裝置機械部分有滾珠絲杠、滑軌、機械抓手等；電氣方面由交流電機、變頻器 、操作臺等部件組成。我們利用可編程技術，結合相應的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。 設計目的和意義 科學技術的飛速發(fā)展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期的縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時代發(fā)展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發(fā)初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案 設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯(lián)系和機械產品方案設計計算機實現(xiàn)的的發(fā)展趨勢。 2 自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領未來。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)