【正文】 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)械手也將越來越多地裝備部隊(duì)[4][5]. 國(guó)外方面:, 而單機(jī)價(jià)格不斷下降。摘 要在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi),由于工作的需要,人們經(jīng)常受到高溫,腐蝕及有毒氣體等因素的危害, 增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,相應(yīng)的各種難題迎刃而解. 在本設(shè)計(jì)中介紹了國(guó)內(nèi)外機(jī)械手研究現(xiàn)狀及 PLC 的研究發(fā)展趨勢(shì),描述了機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作 PLC 的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),還研究了 MCGS 在機(jī)械手控制 MCGS 設(shè)計(jì)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。機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化,可重構(gòu)化發(fā)展。在基礎(chǔ)元件方面,諧波減速器,機(jī)械手焊接電源, 技術(shù)方面來說,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)[6]. 課題研究的內(nèi)容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), PLC 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)畫連接,實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控. 通過 MCGS 將機(jī)械手的動(dòng)作過程進(jìn)行動(dòng)畫演示, 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.第二章 機(jī)械手控制方式的選擇和可編程序控制器簡(jiǎn)介 機(jī)械手控制方式的選擇傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備自動(dòng)控制主要由繼電器或分立的電子線路來實(shí)現(xiàn),這種控制方式投資 相對(duì)少一些,目前僅在一些舊式的,簡(jiǎn)單的工業(yè)設(shè)備中還有一定市場(chǎng),但該控制方式卻有 以下致命缺陷: (1)僅適合于簡(jiǎn)單的邏輯控制。運(yùn)算速度提高,CPU 的能力趕上了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。既可現(xiàn)場(chǎng)控制,又可遠(yuǎn)程控制. 5,體積小,重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 由于 PLC ,重量輕, PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī),其結(jié)構(gòu)緊湊,堅(jiān)固耐用,體積小巧,并由于具備很強(qiáng)的 可靠性和抗干擾能力,使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部,因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的 控制設(shè)備[10]. 同樣,可編程序控制器控制也有其不足的地方,在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片 機(jī)控制,其開發(fā)潛力要差于單片機(jī),并且通用性不好,不同廠家的可編程序控制器以及其 附屬單元都是固定專用等等.PLC 的主要功能 PLC 是一種應(yīng)用面很廣,發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置,在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算 機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位. PLC 系統(tǒng)主要有以下功能: 1) 多種控制功能。 5) 人機(jī)界面功能。二是向大型網(wǎng)絡(luò)化,高可靠性,好的兼容性和多功能方面發(fā)展[12]. 1,大型網(wǎng)絡(luò)化 主要是朝 DCS 方向發(fā)展, 使其具有 DCS 系統(tǒng)的一些功能. 網(wǎng)絡(luò)化和通信能力強(qiáng)是 PLC 發(fā)展的一個(gè)重要方面,向下可將多個(gè) PLC,I/O 框架相連,向上與工業(yè)計(jì)算機(jī),以太網(wǎng), MAP 網(wǎng)等相連構(gòu)成整個(gè)工廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng). 2,多功能 隨著自調(diào)整,步進(jìn)電機(jī)控制,位置控制,伺服控制等模塊的出現(xiàn),使 PLC 控制領(lǐng)域更 加寬廣.第三章 機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制系統(tǒng)構(gòu)件概述本課題設(shè)計(jì)使用的是 THWJX1 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。10% FX1N 系列可編程 控制器,所以有直流 24V (如光電開關(guān)或接近開 關(guān))提供直流 24V 電源. 3,接地 正確選擇接地點(diǎn),完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè),其一為了安全,其二是為了 抑制干擾. 完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一. 系統(tǒng)接地方式有: 浮地方式, PLC 控制系統(tǒng)而言,它屬高速低電平控 制裝置, PLC 可靠工作的重要條件,可以避免偶 .機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖 PLC 外部電氣接線圖見附錄 2機(jī)械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題, STL 指令編程 時(shí),剛開始由于對(duì) STL 指令掌握的不是很好,所以犯了不少錯(cuò)誤,加上機(jī)械手模型裝置本 身存在的一些問題,所以在調(diào)試程序時(shí), 研究,改進(jìn),動(dòng)作正確,符合控制要求.第四章 MCGS 在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 MCGS 的概述MCGS(Monitor and Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng))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,通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理,以動(dòng)畫顯示,報(bào)警處理,流程控制和報(bào)表輸出等多種 方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案, 功能大體為:具有簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面,實(shí)時(shí)性強(qiáng),有良好的并行處理性能,有豐 富生動(dòng)的多媒體畫面,開放式結(jié)構(gòu),廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,完善的安全 機(jī)制,強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,多樣化的報(bào)警功能,支持多種硬件設(shè)備,方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流 程,良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性,設(shè)立對(duì)象元件庫組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便,能實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng) 的分布式控制和管理等等[17].MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分. 用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行,組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟 件,稱 為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫. 運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng),它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種 處理,必須與數(shù)據(jù)庫一起 作為一個(gè)整體, MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向 運(yùn)行環(huán)境的過渡,它們之間的關(guān)系如圖 41 所示.圖 41 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 17 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 庫和運(yùn)行策略五個(gè)部分組成,如圖 42 所示.圖 42 MCGS 用戶應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖MCGS 的主要特性和功能 (1)簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面. (2)實(shí)時(shí)性強(qiáng),良好的并行處理性能. (3)豐富,生動(dòng)的多媒體畫面. (4)開放式結(jié)構(gòu),廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能. MCGS 系統(tǒng)由五大功能模塊組成,主要的功能模塊以構(gòu)件的形式來構(gòu)造,不同的構(gòu)件 有著不同的功能,(設(shè)備構(gòu)件,動(dòng)畫構(gòu)件,策略構(gòu)件) 完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分(設(shè)備驅(qū)動(dòng),動(dòng)畫顯示和流程控制), MCGS 還提供了一套開放的可擴(kuò)充接口,用戶可根據(jù)自己的需要用 VB,VC 等高級(jí)開發(fā)語 言, 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ),系統(tǒng)可靠性高. MCGS 設(shè)立對(duì)象元件庫,組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便,易于實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理.MCGS 的編程語言 MCGS 全中文組態(tài)軟件,采用 C++語言編制,連接靈活, 結(jié)構(gòu)層次清晰, 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(bào)警處理,流程控制,動(dòng)畫顯示,報(bào)表輸出等界面,輕松實(shí)現(xiàn)各種工程曲 線,報(bào)表,數(shù)據(jù)瀏覽,遠(yuǎn)程通訊,遠(yuǎn)程采集,遠(yuǎn)程診斷等功能的先進(jìn)軟件. MCGS 組態(tài)軟件采用 Basic 的腳本語言編程,有強(qiáng)大的圖形化流程策略組態(tài)工具,使 18 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 編程工作降到最少, 全中文組態(tài)軟件能支持目前市場(chǎng)上絕大部分 硬件,其網(wǎng)絡(luò)版更使決勝千里之外成為可能.MCGS 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) MCGS 數(shù)據(jù)庫管理功能強(qiáng)大,分為數(shù)據(jù)前處理(可以對(duì)設(shè)備采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行多種 數(shù)值處理) ,數(shù)據(jù)后處理(可通過各種內(nèi)部函數(shù),運(yùn)算符,腳本程序?qū)?shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理) ,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理(提供數(shù)據(jù)瀏覽,各種曲線,報(bào)表等功能構(gòu)件,對(duì)存盤數(shù)據(jù)庫的 數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢,排序,運(yùn)算等操作) ,同時(shí)可以掛接外部數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn) ODBC 接口和 OLE 實(shí)時(shí)調(diào)用,可以和 SOL,Server,Oracle,Access 等數(shù)據(jù)庫相連,提供多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式, 每種方法都可以獨(dú)立使用或組合使用. 數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時(shí)以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)曲線可以動(dòng)態(tài) 顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù),并可以設(shè)定上下限值和時(shí)間的長(zhǎng)短,以便于用戶查詢,同時(shí)提供 EXCEL 報(bào)表和 MCGS 自由報(bào)表.MCGS 的作用 MCGS 全中文組態(tài)軟件是真正的 32 位程序,支持多任務(wù),多線程,提供近百種繪圖 ActiveDLL 把設(shè)備驅(qū)動(dòng)掛接在系統(tǒng)之中,支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板,智能模 塊,智能儀表,PLC,變頻器,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,它支持 ActiveX 控件,包括溫控曲線,實(shí)時(shí)曲 線,計(jì)劃曲線,歷史曲線,XY 曲線,實(shí)時(shí)報(bào)表,歷史報(bào)表,單行報(bào)表,配方管理,數(shù)據(jù) 庫管理,數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計(jì),多媒體輸出等眾多構(gòu)件. MCGS 全中文組態(tài)軟件可完整實(shí)現(xiàn) ODBC 接口,可與 SQLServer,Oraver,Oracle, Access 等主要數(shù)據(jù)庫相連,可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的報(bào)表,并以不同方式增加,刪除數(shù)據(jù)庫中的 記錄,支持 CAN,PROFIBUS,HART,LONWOR