【正文】 （ 2021 屆） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 MCGS 和 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 學(xué)生姓名： 劉祖光 班 級： 機(jī)電 0821 學(xué) 號： 08395182115 指導(dǎo)老師： 郭艷杰 職 稱： 講師 最終評定成績： 2021 年 6 月 I 摘 要 當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人類活動給世界帶來了巨大的改變。在科技進(jìn)步的同時，以各種控制器控制的不同類型的機(jī)械手以其突出的性能越來越多的被人們所應(yīng)用。機(jī)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(jìn)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(lǐng)域內(nèi)。工業(yè) 中大 量的生產(chǎn)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(yuǎn)程控制 功能的機(jī)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(jìn)程中，在特殊背景環(huán)境中使用 機(jī)械手 已成為一種必然的趨勢。 在本設(shè)計中介紹了國內(nèi)外機(jī)械手研究現(xiàn)狀及 PLC 的研究發(fā)展趨勢，描述了 機(jī)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(jī)械手 模型控制系統(tǒng)的設(shè)計，還研究了 MCGS 在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 。 利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計了機(jī)械手模型控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)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(guān)鍵詞 ： 機(jī)械手， PLC， MCGS II 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 remote 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 III 目 錄 第一章 緒 論 ................................................ 1 課題背景 ........................................................ 1 設(shè)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(jī)械手概述 .................. 3 可編程序邏輯控制器（ PLC） ....................................... 3 PLC 的結(jié)構(gòu) ................................................... 3 PLC 的發(fā)展歷程 ............................................... 4 PLC 的硬件 ................................................... 5 PLC 的主要特點(diǎn) .............................................. 6 FX2N 系列 PLC 介紹 ............................................ 7 機(jī)械手 .......................................................... 9 機(jī)械手概述 .................................................. 9 機(jī)械手的工作原理 ............................................. 9 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 ............................................ 10 第三章 系統(tǒng)設(shè)計 ........................................... 11 系統(tǒng)方案分析設(shè)計 ............................................... 11 控制要求 .................................................... 11 方案設(shè)計 ................................................... 11 硬件設(shè)計 ....................................................... 13 輸入 /輸出端子地址分配 ...................................... 13 PLC 接線圖 .................................................. 13 系統(tǒng)程序設(shè)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(jié)構(gòu) 功能特點(diǎn) ................................. 22 工程的建立和變量的定義 ..................................... 26 動畫連接 ................................................... 29 調(diào)試 ....................................................... 34 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計總結(jié) ................................ 35 系統(tǒng)調(diào)試 ...................................................... 35 結(jié) 論 ...................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................... 37 致 謝 ...................................................... 38 附 錄 1 FX2N 基本指令 ...................................... 39 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒 論 課題背景 隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展， PLC（即可編程邏輯編程器的簡稱）已經(jīng)進(jìn)入日常生產(chǎn)、生活的各個方面， PLC 的應(yīng)用在各行各業(yè)已成為必不可少的內(nèi)容。 PLC 作為通用的工業(yè)計算機(jī)，其功能日益強(qiáng)大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)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(jī)器人技術(shù)一起被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動化的三大支柱。 在現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過程的機(jī)械化 、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)在生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)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(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)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(yīng)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(jī)械工業(yè)和鐵路部門的重視。 本次課題主要是應(yīng)用三菱公司 FX2N 系列 PLC，對機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺等部件組成。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動作。 設(shè)計目的和意義 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期的縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計，尤其 是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)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(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計繪圖、設(shè)計計算、加工制造、生產(chǎn)