【正文】 IF 計時時間22 THEN前伸=0上升=1EXITENDIFIF 計時時間27 THEN下降=0前伸=1EXITENDIFIF 計時時間29 THEN放松=0下降=1夾緊=1EXITENDIFIF 計時時間34 THEN上升=0工件夾緊標志 = 0EXITENDIFIF 計時時間44 THEN后縮=0上升=1EXITENDIFIF 計時時間=44 THEN后縮=1定時器復(fù)位=1EXIT ENDIFENDIFIF 定時器啟動=0 THEN下降=1后縮=1上升=1前伸=1ENDIF 動畫的連接畫面編輯好以后，需要將畫面與前面定義的數(shù)據(jù)對象即變量關(guān)聯(lián)起來，以便運行時，畫面上的內(nèi)容能隨變量變化。單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構(gòu)件?！皺C械手監(jiān)控畫面”如圖414所示，設(shè)計了8個指示燈，代表機械手夾緊、放松、上升、下降、前伸、后縮等動作。單擊繪圖工具箱中的“插入元件”圖標，彈出“對象元件管理”對話框，單擊“其他”文件夾，選中“機械手”元件，按“確定”按鈕把“機械手”元件添加到動畫組態(tài)中。點擊“字符顏色”按鈕，將文字顏色設(shè)為：“紅色”。圖412 封面窗口選中文字框，作如下設(shè)置。 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作選中“封面窗口”的窗口標題，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。將窗口名稱改為：機械手監(jiān)控畫面；窗口標題改為：機械手監(jiān)控畫面。圖411 用戶窗口屬性設(shè)置將窗口名稱改為：封面窗口；窗口標題改為：封面窗口；窗口位置選中“最大化顯示”、“固定邊”，窗口背景色選為藍色，其他不變，單擊“確定”。至此設(shè)備與變量（數(shù)據(jù)對象）的連接完成。單擊“通道連接”標簽，進入通道連接設(shè)置。雙擊“設(shè)備1[S7200ModemForEM241]”，進入模擬設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖49所示。雙擊“PLC設(shè)備”，在下方出現(xiàn)“西門子”文件夾，雙擊“西門子”文件夾，出現(xiàn)“S7200ModemForEM241”， 雙擊“S7200ModemForEM241”圖標，將西門子“S7200ModemForEM241” 添加到右側(cè)選定設(shè)備列表中。單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖47所示窗口。按照步驟2~5，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。選中該數(shù)據(jù)對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。 變量的分配在開始定義之前，我們先對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量。圖43 MCGS工作臺窗口在MCGS中，變量也叫數(shù)據(jù)對象。單擊文件菜單中“新建工程”選項，自動生成新建工程，默認的工程名為：“”。MCGS全中文組態(tài)軟件可完整實現(xiàn)ODBC接口，可與SQLServer、Oraver、Oracle、Access等主要數(shù)據(jù)庫相連，可實現(xiàn)各種復(fù)雜的報表，并以不同方式增加、刪除數(shù)據(jù)庫中的記錄，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWORKS等多種現(xiàn)場總線。 MCGS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MCGS數(shù)據(jù)庫管理功能強大，分為數(shù)據(jù)前處理（可以對設(shè)備采集進來的數(shù)據(jù)進行多種數(shù)值處理）、數(shù)據(jù)后處理（可通過各種內(nèi)部函數(shù)、運算符、腳本程序?qū)崟r采集的數(shù)據(jù)進行處理）、實時數(shù)據(jù)處理（提供數(shù)據(jù)瀏覽，各種曲線、報表等功能構(gòu)件，對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行查詢、排序、運算等操作），同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)ODBC接口和OLE實時調(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，每種方法都可以獨立使用或組合使用。構(gòu)架合理、連接靈活，結(jié)構(gòu)層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。除此以外，MCGS還提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB、VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構(gòu)件來擴充系統(tǒng)的功能。（3）豐富、生動的多媒體畫面。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖41所示。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。第四章 MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 MCGS的概述 MCGS的簡介MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。 機械手控制程序的調(diào)試在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。該接線端可為輸入及傳感器（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）提供直流24V電源。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠[16]。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。 （3）利用普通二極管恰當?shù)拇釉赑LC輸入回路中，防止信號干擾，使PLC輸入信號大大增強。因此，討論PLC設(shè)計調(diào)試就具有十分重要的意義。經(jīng)論證本次設(shè)計采用的編程方式選用方案三。方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 PLC的I/O分配 根據(jù)機械手動作的要求及機械手實物教學實驗裝置說明指導(dǎo)，輸入、輸出點分配如表35所示。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，該機械手的控制為純開關(guān)量控制，且I/O點數(shù)不多，僅需11個輸入點和5個輸出點，考慮留有一定的數(shù)量。下降到底時碰到下限位開關(guān)，下降停止，回到原點。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。PLC向驅(qū)動器一只輸入圖35 機械手結(jié)構(gòu)示意圖圖36 機械手的動作示意圖脈沖信號，步進電機一正轉(zhuǎn)，機械手前伸，前伸到位時，碰到前限位開關(guān)，前伸停止。主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機二反轉(zhuǎn)，機械手下降。打開電源，按下起動按鈕時，開機復(fù)位。機械手的上升/下降、前伸/后縮動作就是通過控制這兩個步進電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。電平轉(zhuǎn)換板原理圖如圖34所示。 直流電機驅(qū)動單元本裝置中直流電機驅(qū)動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉(zhuǎn)動方向的，從而實現(xiàn)基座和氣夾的正反轉(zhuǎn)。接近開關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍色接電源的負極、黑色為輸出信號，當與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。另外若不采用驅(qū)動器，而采用PLC輸出觸點直接驅(qū)動步進電機，會占用很多的輸出觸點，同時給編程帶來不便。步進電機驅(qū)動器有電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分等，利用驅(qū)動器可以很方便的對步進電機的轉(zhuǎn)速、方向進行控制。主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。第三章 機械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計 機械手控制系統(tǒng)構(gòu)件概述本課題設(shè)計使用的是THWJX1型機械手實物教學實驗裝置。 PLC發(fā)展狀況及趨勢現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；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]。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計以及施工的設(shè)計，圖面的工作量很大，這勢必造成設(shè)計周期長。這是因為使用PLC不必改動外部設(shè)備接線，只要對軟件進行一些改變就可以了。從設(shè)計、生產(chǎn)周期長短考慮不論是對舊設(shè)備進行改造，還是設(shè)計新的生產(chǎn)機械設(shè)備。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求[11]。 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)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識。可靠性高、抗干擾能力強對于機械手系統(tǒng)來說，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標，如何能在各種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問題。其主要原因是因為PLC具有以下優(yōu)點：靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM，ROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O擴展單元和其他外圍設(shè)備組成。同時，用PLC控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程，增強控制功能[8]。 PLC具有很多的優(yōu)點。編程安裝使用簡便、低價格長壽命。沒有哪種控制器是絕對完善的，也沒有哪種產(chǎn)品絕對差，只能說根據(jù)不同的環(huán)境選擇更適用的產(chǎn)品[7]。集散系統(tǒng)自身或用計算機結(jié)構(gòu)形成組態(tài)構(gòu)成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，從硬件的角度來看，PLC、工業(yè)計算機、集散系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲器和I/O模件組成。特別是個人計算機也被吸收到PLC系統(tǒng)中。集散系統(tǒng)從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢，初期主要用在連續(xù)過程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能。伴隨著工業(yè)自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，我國工業(yè)領(lǐng)域的自動化已經(jīng)基本實現(xiàn)了從繼電器控制到計算機控制的轉(zhuǎn)變，計算機控制方式具有以下兩個特點：（1）硬件上至少有一個微處理器；（2）通過軟件實現(xiàn)控制思想。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。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。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)學習等）。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。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。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?？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。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)。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科，并得到了較快的發(fā)展。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。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。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]。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。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、語音功能和自學能力等人