【正文】 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）三層電梯控制系統(tǒng)及組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章 緒論 研究背景當(dāng)今社會(huì)逐漸步入自動(dòng)化時(shí)代，快節(jié)奏、高效率成為當(dāng)今時(shí)代的主題。自動(dòng)化技術(shù)的推廣促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，尤其是在石油、化工、冶金、輕工業(yè)等行業(yè)，由于采用了自動(dòng)化儀表和集中控制裝置，促進(jìn)了連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。目前包裝機(jī)械廠家普遍使用PLC動(dòng)力負(fù)荷控制器，雖然PLC彈性很大，但仍未具有（含軟件）所擁有的強(qiáng)大功能。未來(lái)包裝機(jī)械必須具備多功能、調(diào)整操作簡(jiǎn)單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器的新趨勢(shì)。目前，在自動(dòng)化領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)控制等事關(guān)包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可以通過(guò)馬達(dá)、編碼器及數(shù)字控制(NC)、動(dòng)力負(fù)載控制(PLC)等高精密控制器來(lái)完成，并適度的做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備來(lái)研發(fā)。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的機(jī)種方能適應(yīng)市場(chǎng)需求。 論文研究目的和意義EAPS100柔性加工PLC控制系統(tǒng)是我院和深圳科萊德公司共同開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、電機(jī)電器專(zhuān)業(yè)的綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)備。通過(guò)這次論文研究能系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)plc，組態(tài)，plc與組態(tài)相結(jié)合運(yùn)用的知識(shí)。能有效的鞏固自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并能起到一定的查漏補(bǔ)缺的作用。機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門(mén)新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。國(guó)內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 可編程序控制器(PLC)是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。1研究機(jī)械手，有著極其重要的意義。從根本上改變了我們畢業(yè)就業(yè)后對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程一無(wú)所知的局限。所以通過(guò)研究此項(xiàng)目，能讓我們熟悉企業(yè)實(shí)行自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程，完成企業(yè)的高效率生產(chǎn)。[1] 由于自動(dòng)化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機(jī)械手在美國(guó)、加拿大等國(guó)家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來(lái)摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用智能機(jī)器人等。我國(guó)自動(dòng)化水平本身比較低，因此用PLC來(lái)控制的機(jī)械手還比較少。[2] 本設(shè)計(jì)通過(guò)MCGS組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程更加形象化。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。通過(guò)此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。 MCGS是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)外機(jī)械手研究概況 機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前，正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于第一代機(jī)械手，即程序控制機(jī)械手。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，沒(méi)有感覺(jué)外界環(huán)境信息的感覺(jué)器官，主要用于焊接、噴漆和上下料。第二代機(jī)械手具有感覺(jué)器官，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對(duì)控制程序進(jìn)行校正。這代機(jī)械手通常采用接觸傳感器一類(lèi)的簡(jiǎn)單傳感裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法。現(xiàn)在，第三代機(jī)械手正在第一、第二代機(jī)械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來(lái)，它是能感知外界環(huán)境與對(duì)象物，并具有對(duì)復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理，對(duì)自己行為做出自主決策能力的智能化機(jī)械手。它能識(shí)別景物，具有觸覺(jué)、視覺(jué)、力覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué)，能實(shí)現(xiàn)搜索、追蹤、辨色識(shí)圖等多種仿生動(dòng)作，具有專(zhuān)家知識(shí)、語(yǔ)音功能和自學(xué)能力等人工智能。 目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等）、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等）。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來(lái)越多地裝備部隊(duì)。 國(guó)外方面：近幾年國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。 國(guó)內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線(xiàn)、弧焊自動(dòng)線(xiàn)及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國(guó)機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。機(jī)械手實(shí)物教學(xué)模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機(jī)械部件組成；電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器、開(kāi)關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。該模型是PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的教學(xué)儀器。 主題設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 EAPS100柔性加工PLC控制系統(tǒng)是我院和深圳科萊德公司共同開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、電機(jī)電器專(zhuān)業(yè)的綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)備，該柔性生產(chǎn)加工系統(tǒng)一般包括上料單元、沖壓?jiǎn)卧?、清洗與烘干單元、組裝單元、倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)、直線(xiàn)皮帶線(xiàn)單元等等單元，這些單元都包括PLC、傳感器、變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、機(jī)械手、存儲(chǔ)器、立體車(chē)庫(kù)、觸摸屏等等，在系統(tǒng)中安裝了西門(mén)子PLC軟件、觸摸屏軟件和組態(tài)軟件。該課題要求完成機(jī)械手PLC的綜合控制和組態(tài)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。通過(guò)設(shè)計(jì)編制PLC程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制。利用組態(tài)軟件MCGS設(shè)計(jì)出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對(duì)象的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。通過(guò)MCGS將機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示，使機(jī)械手的動(dòng)作形象化。提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。 設(shè)計(jì)步驟及主要內(nèi)容：（1）機(jī)械手MCGS組態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 1）機(jī)械手MCGS組態(tài)界面的開(kāi)發(fā) 2）機(jī)械手MCGS組態(tài)的運(yùn)行控制（2）步進(jìn)電機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì) 1）硬件設(shè)計(jì) 2）軟件設(shè)計(jì)（3）機(jī)械手MCGS組態(tài)與PLC綜合控制設(shè)計(jì) 1）硬件設(shè)計(jì) 2）軟件設(shè)計(jì) 3）MCGS與PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行 本課題主要研究的是基于PLC的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。第一章緒論主要對(duì)本課題的研究和當(dāng)今機(jī)械手的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單的介紹；第二章主要敘述了機(jī)械手MCGS組態(tài)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程和細(xì)節(jié)制作；第三章對(duì)機(jī)械手的組成及各主要構(gòu)件進(jìn)行概述，特別是對(duì)可編程控制器和步進(jìn)電機(jī)作了較為詳細(xì)的介紹；第四章就機(jī)械手PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫(xiě)作了詳盡的敘述，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試細(xì)則進(jìn)行概述；第五章對(duì)本課題作了總結(jié)并擬寫(xiě)了心得體會(huì)；最后感謝各位老師和同學(xué)、朋友怎么久以來(lái)的幫助。第二章 機(jī)械手MCGS 組態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 機(jī)械手簡(jiǎn)介： 機(jī)械手是能模仿人手和手臂的某些功能，用以抓取，搬運(yùn)物品或操作工具，被廣泛用于機(jī)械制造，冶金，電子，輕工業(yè)和核工業(yè)等部門(mén)。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)。在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。在我國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)器手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合性技術(shù)。按如下步驟建立樣例工程：[1] 鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，建立樣例工程[2] 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。[3] 在文件名一欄內(nèi)輸入“機(jī)械手控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。 工程框架： 用戶(hù)窗口：機(jī)械手控制系統(tǒng) 定時(shí)器構(gòu)件的使用 運(yùn)行策略：?jiǎn)?dòng)策略、退出策略、循環(huán)策略數(shù)據(jù)對(duì)象：圖形制作：機(jī)械手控制系統(tǒng)窗口[1] 機(jī)械手及其臺(tái)架及工件[2] 啟動(dòng)和復(fù)位按鈕[3] 上移、下移、左移、右移、啟動(dòng)、復(fù)位指示燈流程控制：按啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手下移5S——夾緊2S——上升5S——右移10S——下移5S——放松2S——上移5S——左移10S（S為秒），最后回到原始位置，自動(dòng)循環(huán)。松開(kāi)啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手停在當(dāng)前位置；按下復(fù)位按鈕后，機(jī)械手在完成本次操作后，回到原始位置，然后停止。松開(kāi)復(fù)位按鈕，