【正文】 戶程序。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都屬于溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 10 頁總線式開放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶需要進行擴展與組合。 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC 控制系統(tǒng)也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 通用 PLC 應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器，但 PLC 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。把計算結(jié)果送給 PLC 的控制器。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 8 頁第二章 PLC 及機械手的介紹及選擇 PLC 慨況可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱 PC） 。通過設(shè)計編制 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機械手模型控制系統(tǒng)的自動控制。機械手性能不斷提高，而單機價格不斷下降；機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。它能識別景物，具有觸覺、視覺、力覺、聽覺、味覺等多種感覺，能實現(xiàn)搜索、追蹤、辨色識圖等多種仿生動作，具有專家知識、語音功能和自學(xué)能力等人工智能 [3]。這代機械手基本上采用點位控制系統(tǒng)，沒有感覺外界環(huán)境信息的感覺器官，主要用于焊接、噴漆和上下料。MCGS 是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用 [2]。機械手在美國、加拿大等國家應(yīng)用較多，如用果實采摘機械手來摘果實、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機器人等。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】:材料搬運。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置?？删幊炭刂破?PLC 。機械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)?？删幊绦蚩刂破?PLC )是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的實時工業(yè)控制裝置。我國自動化水平本身比較低，因此用 PLC 來控制的機械手還比較少。本設(shè)計通過 MCGS 組態(tài)軟件對機械手進行監(jiān)控，將機械手的動作過程進行了動畫顯示，使機械手的動作過程更加形象化。第二代機械手具有感覺器官，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進行校正。目前機械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機械手、微型機械手和微操作系統(tǒng)（如細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等） 、機械手化機器、智能機械手（不僅可以進行事先設(shè)定的動作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進行動作，如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等） 。國內(nèi)方面：目前在一些機種方面，如噴涂機械手、弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、特種機械手（水下、爬壁、管道、遙控等機械手）基本掌握了機械手操作機的設(shè)計制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置，軟件的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計出人機界面，進行設(shè)備和數(shù)據(jù)對象的連接，實現(xiàn)動畫連接，實現(xiàn)機械手的監(jiān)控。與個人計算機的 PC 相區(qū)別，用 PLC 表示。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒?！　∠嗤?I/O 點數(shù)的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右） 。PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。PLC 具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。一般講，PLC 分為箱體式和模塊式兩種。CPU 的構(gòu)成 ：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 功能存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）——存放用戶數(shù)據(jù)PC 的用戶存儲器通常以字（16 位/字）為單位來表示存儲容量。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。CPU 的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。箱體式 PLC 的主箱體也有這些顯示。I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。底板或機架：大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。現(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。三菱 FX2N 系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。通電后，消除各元件的隨機狀態(tài)，進行清零或復(fù)位處理，檢查 I/O 單元的連接是否正確（I/O 總線） 。工作特點——集中輸入，集中輸出（小型 PLC）二、PLC 運行過程 1. 四大類操作 （1）公共操作——故障診斷及處理（自檢） ，一般故障，只溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 14 頁報警，不停機 （2）I/O 操作——聯(lián)系現(xiàn)場的數(shù)據(jù)輸入及控制信號的輸出 （3）執(zhí)行用戶程序——順序循環(huán)掃描 （4）服務(wù)外設(shè) 2. I/O 處理過程——（教材 P63 Fig36） 輸入采樣 三個階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新 沒有 CPU 的采樣“允許” ，外界的輸入信號是不能進入內(nèi)存的。 這樣，是否會影響對現(xiàn)場信息的反應(yīng)速度？由于，PLC 掃描周期一般僅幾十 mS，兩次采樣之間的間隔時間很短，對一般的開關(guān)量而言，可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。注意：輸入狀態(tài)表——采樣時刷新 輸出狀態(tài)表——隨時刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開斷——輸出鎖存器決定溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 16 頁（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時器 WDT（WATCH DOG TIMER）——即監(jiān)控定時器 t1異常：因某些原因，程序進入死循環(huán)，執(zhí)行程序時間超出 t1 值，WDT 發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時復(fù)位 t1。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。一般專用機械手有 2～3 個自由度。機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。簡單的機械手可以沒有手腕。機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作．動作復(fù)雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。而傳送帶 A 持續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶 B 上面的物體遮擋住光束時，光電接收開關(guān) SQ4 閉合，傳送帶 B 停止；機械手抓物開始夾緊。降至下限碰壓 SQ3,SQ3 閉時，下降動作停止；并開始放松夾緊物。而傳送帶 A 持續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶 B 上面的物體遮擋住光束時，光電接收開關(guān) SQ4 閉合，傳送溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 26 頁帶 B 停止；機械手抓物開始夾緊。降至下限碰壓 SQ3,SQ3 閉時，下降動作停止；并開始放松夾緊物。它能夠在基于 Microsoft 的各種32 位 Windows 平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 28 頁圖 41 組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境關(guān)系圖由 MCGS 生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分組成，如圖 42 所示。（4）開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能。MCGS 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。它是基于 WIN95/98/NT 視窗結(jié)構(gòu)，能夠快速構(gòu)造和生成數(shù)據(jù)管理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等界面，輕松實現(xiàn)各種工程曲線、報表、數(shù)據(jù)瀏覽、遠程通訊、遠程采集、遠程診斷等功能的先進軟件。數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實時曲線可以動態(tài)顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定上下限值和時間的長短，以便于用戶查詢，同時提供 EXCEL 報表和 MCGS 自由報表。它還具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持 TCP/IP、MODEM、485/422/232 等多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方案，提供4 級安全保密機制。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。實時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。本系統(tǒng)至少需要 10 個變量，見表 41。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對象。圖 44 實時數(shù)據(jù)庫窗口圖 45 實時數(shù)據(jù)庫窗口溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第 33 頁圖 46 數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置窗口4) 將“對象名稱”改為：啟動按鈕；“對象初值”改為：0；“對象類型”選擇：開關(guān)型；在“對象內(nèi)容注釋輸入框”內(nèi)輸入：機械手啟動信號，X11 輸入，1 有效。7) 單擊“保存”按鈕。4) 在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備” 。8) 單擊“確認(rèn)