【正文】 建窗口 按鈕 ,建立 窗口 0窗口 1 ,. 2) 選中 窗口 0 ,單擊 窗口屬 性 ,進(jìn)入 用戶窗口屬性設(shè)置 . 3) 將窗口名稱改為 :封面窗口 。改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時 ,需 要加方向信號 .機(jī)械手的上升 /下降 ,前伸 /后 縮動作就是通過控制這兩個步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的 .基座正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)和氣夾正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn) 是通過兩個繼電器的吸合與斷開來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向來實現(xiàn)的 . 機(jī)械手的放松 /夾緊 由一個單線圈兩位置電磁閥控制 .當(dāng)該線圈通電時 ,機(jī)械手放松 。② 半導(dǎo)體器件控制 。 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能 。既可控制一個機(jī)械手 ,又可控制一個機(jī)械手群 。 (3)沒有改動和優(yōu)化的可能性 . 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(jī)控制的轉(zhuǎn)變 ,計算機(jī)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 。傳感器作用日益重要 。PLC。 關(guān)鍵詞 :機(jī)械手 。控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放 型控制器方向發(fā)展 。 (2)僅適合特殊的工程項目 ,而沒有通用性 。通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò) (LAN),因而也可構(gòu)成為一個集散系統(tǒng) . 特別是個人計算機(jī)也被吸收到 PLC 系統(tǒng)中 . PLC 在過程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn) 場總線 ,暨向下拓展功能 ,開放總線 . 2,相同點 3 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 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(jī) ,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 .編程方面也有很多相同點 . 3,不同點 由于 PLC 和計算機(jī)屬于兩類產(chǎn)品 , 經(jīng)過幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點和軟件 工具 ,實際上它們的區(qū)別仍然存在 . PLC 用編程器或計算機(jī)編程 ,編程語言是梯形圖 ,功能塊圖 ,順序功能表圖和指令表 等 .集散系統(tǒng)自身或用計算機(jī)結(jié)構(gòu)形成組態(tài)構(gòu)成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境 . 特別需要提出的是 ,PLC 與 STD 總線工控機(jī)的區(qū)別 ,無論從維修 ,安裝和模件功能都 很相似 .PLC 更適用于黑模式下運行 ,但在線運行時若要進(jìn)行較大的程序修改 ,其能力略 遜于 STD 工控機(jī) ,但是從開關(guān)量控 制而言 ,PLC 的性能優(yōu)于 STD 工控機(jī) . 總的來說 ,在選擇控制器時 ,首先要從工程要求 ,現(xiàn)場環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮 .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]. 機(jī)械手控制方式的選定 PLC 實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng) ,其控制功能基本都是通過設(shè)計軟件來實現(xiàn)的 ,這種軟件是利用 PLC 廠商提供的指令系統(tǒng) ,根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝流程來設(shè)計 . PLC 自問世以來 ,經(jīng)過 20 多年的發(fā)展 ,在美國 ,歐洲 ,日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為 重要產(chǎn)業(yè) ,當(dāng)前 ,PLC 在國際市場上已成為最 受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品 ,用 PLC 設(shè)計自 動控制系統(tǒng)已成為世界潮流 . PLC 之所以有生命力 ,在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求 :高可靠性 ,強(qiáng)抗各種 干擾的能力 .編程安裝使用簡 5 便 ,低價格長壽命 .比之單片機(jī) ,它的輸入輸出端更接近現(xiàn) 場設(shè)備 ,不需添加太多的中間部件或需要更多的接口 ,這樣節(jié)省了用戶時間和成本 .PLC 的下端 (輸入端 )為繼電器 ,晶體管和晶閘管等控制部件 ,而上端一般是面向用戶的微型 計算機(jī) .人們在應(yīng)用它時 ,可以不必進(jìn)行計算機(jī)方面的專門培訓(xùn) ,就能對可編程控制器進(jìn) 行操作及編程 ,用來完成各種各樣的復(fù)雜 程度不同的工業(yè)控制任務(wù) . PLC 具有很多的優(yōu)點 .機(jī)械手控制系統(tǒng)若采用 PLC 控制 ,體積小 ,重量輕 ,控制方式 靈活 ,可靠性高 ,操作簡單 ,維修容易 .由于 PLC 所具有的靈活性 ,模塊化 ,易于擴(kuò)展等 特點 ,可以根據(jù)現(xiàn)場要求實現(xiàn)機(jī)械手的不同工作要求 .機(jī)械手采用 PLC 控制技術(shù) ,可以大 大提高該系統(tǒng)的自動化程度 ,減少了大量的中間繼電器 ,時間繼電器和硬件接線 ,提高了控制系統(tǒng)的可靠性 .同時 ,用 PLC 控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程 ,增強(qiáng)控制功能 [8].綜 上所述 ,機(jī)械手的控制方式選擇 PLC 控制 . 可編 程序控制器簡介 可編程序控制器 (Programmable Logic Controller)簡稱 PLC 或 PC,是從早期的繼電 器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來 ,它不斷吸收微計算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng) ,逐漸適應(yīng)復(fù)雜的 控制任務(wù) . PLC 和一般的微型計算機(jī)基本相同 , 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的 . 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(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成 .各部分通過總線 (電源總線 ,控制總線 ,地址 總線 ,數(shù)據(jù)總線 )連接而成 [9].其結(jié)構(gòu)簡圖如下 : 6 圖 21 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合 , 通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序 兩大部分 . 系統(tǒng)程序是每一個 PLC 成品必須包括的部分 , PLC 廠家提供 , 由 用于控制 PLC 本身的運行 , 系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中 . 用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序 . 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng) ,他們是相輔相成 ,缺一不可的 . PLC 的特點 可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動控 制裝置 ,其實質(zhì)是一種 工業(yè)控制用的專用計算機(jī) .國內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng) ,它們的控制形式大都采用可編程序 控制器控制 ,特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普 遍 .其主要原因是因為 PLC 具有以下優(yōu)點 : 1,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 .如果因為工藝 上的稍許變化 , 需要改變電器控制系統(tǒng)的話 , 那么原先的整個電器控制系統(tǒng)將被全部拆除 , 而重新進(jìn)行布線 ,焊接 ,固定等 工作 ,浪費了大量的人力 ,物力和時間 .而可編程控制器 是通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的 ,如果控制功能需要改變的話 ,只需要修改 程序以及改動極少量的接線即可 . 而且 , 同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象 , 只要改變軟件就可以實現(xiàn)不同 7 的控制要求 ,因此具有很大的靈活性 ,通用性 . 2,可靠性高 ,抗干擾能力強(qiáng) 對于機(jī)械手系統(tǒng)來說 ,可靠性 ,抗干擾能力是非常重要的指標(biāo) ,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 .現(xiàn)代 PLC 采用了集成度很高的微電子器件 , 大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成 ,其可靠性程度是使用機(jī)械觸點的繼電器所 無法比擬的 .為了保證 PLC 能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作 ,在其設(shè)計和制造過程中采取 了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施 ,使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境 . 3,操作方便 ,維修容易 PLC 采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程 ,使用戶十分方便的讀懂程序 和編寫 ,修改程序 .對于使用者來說 ,幾乎不需要專門的計算機(jī)知識 .工程師編好的程序 十分清晰直觀 ,只要寫好操作說明書 ,操作人員經(jīng) 短期的學(xué)習(xí)就可以使用 . 4,功能強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 不僅具有條件控制 ,計時 ,計數(shù)和步進(jìn)等控制功能 ,而且還能完成 A/D, D/A 轉(zhuǎn)換 ,數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等 .因此 ,它既可控制開關(guān) 量 ,又可控制模擬量 。 2) 數(shù)據(jù)采集 ,存儲與處理功能 。 6) 編程 ,調(diào)試功能 . PLC 的重量 ,體積 ,功耗和硬件價格一直在降低 ,雖然軟件價格占的比重有所增加 , 但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價格 .另外 ,采用 PLC 還可以大大縮短設(shè)計 ,編程和 投產(chǎn)周期 ,使總價格進(jìn)一步降低 .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 的經(jīng)濟(jì)分析 綜上所述 ,在各種環(huán)境中 ,使用 PLC 控制機(jī)構(gòu)設(shè)備 ,生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動化 控制將越來越廣泛 . 對 PLC 的經(jīng)濟(jì)分析 ,應(yīng)從以下幾方面考慮 : 1,從影響成本的各個因素綜合考慮 對目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說 ,有三種類型 :① 繼電器控制 。電氣方面有步進(jìn)電機(jī) ,直流 電機(jī) ,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ,傳感器 ,開關(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) ,氣動技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的教學(xué)儀器 . 步進(jìn)電機(jī) 采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)來控制機(jī)械手的動作 ,相比直流電機(jī)有更好的制動效 果 ,又加上滾珠絲桿和滑桿配合 ,使機(jī)械手的運動更加穩(wěn)定 .主要 9 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 .本模型中采用串聯(lián)型接法 ,其電氣接線圖如圖 31 所示 : 圖 31 步進(jìn)電機(jī)電氣接線圖 步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 , 方向進(jìn)行控制 . 驅(qū)動器電源由面板上電源模塊提供 , 驅(qū)動器信號端采用 +24V 供電 ,需加 限流電阻 . 驅(qū)動器輸入 PLC 通過控制其輸出點來控制驅(qū)動器光耦的開合 , PLC 輸出線圈得電 當(dāng) 端為低電平有效 . 傳感器 本裝置中使用的傳感器有接近開關(guān)和行程開關(guān) .基座和氣夾的正反轉(zhuǎn)限位采用接近開 關(guān) (金屬傳感器 ) ,通過調(diào)整基座和氣夾上的金屬塊的位置 ,可以在一定范圍內(nèi)改變基座和氣夾的旋轉(zhuǎn)角度 .機(jī)械手的伸縮 ,升降均采用行程開關(guān)來限位 ,并通過改變行程開關(guān)的 位置來調(diào)節(jié)橫軸和豎軸的運動范圍 . 1,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(lán)色接電源的負(fù)極 ,黑色為輸出信號 ,當(dāng)與檔塊接近時輸出電平為低電平 ,否則為高電平 .與 PLC 之間的接線圖如下 ,當(dāng)傳感器動作時 ,輸出端對地接通 .PLC 內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成 回路 ,PLC 信號輸入有效 . 10 圖 32 傳感器工作原理 2,行程開 關(guān) :當(dāng)檔塊碰到開關(guān)時 ,常開點閉合 . 直流電機(jī)驅(qū)動單元 本裝置中直流電機(jī)驅(qū)動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向的 , 從而實現(xiàn)基座和氣夾的正反轉(zhuǎn) . 本模型所用輸入 , 輸出均為低電平有效 . 其中 IN 端接 PLC 的輸出端口 ,OUT 端接模型的信號輸入端 .COM 端接 PLC 的傳感器電源負(fù)端 . 機(jī)械手的動作實現(xiàn)過程 機(jī)械手的全部動作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制 . 步進(jìn)電機(jī)的運動需要驅(qū)動器 ,有脈沖輸入時步進(jìn)電機(jī)才會動作 ,且每當(dāng)脈沖由低變 高時步進(jìn)電機(jī)走一步 。 對象初值 改為 :0。窗口標(biāo)題改為 :機(jī)械手監(jiān)控畫面 .窗口位置 選中 最大化顯示 ,其它不變 ,單擊 確認(rèn) . 6) 在 用戶窗口 中 ,選中 封面 窗口 ,點擊右鍵 ,選擇下拉菜單中的 設(shè)置為啟 動窗口 選項 ,將該窗口設(shè)置為運行時自動加載的窗口 .對 機(jī)械手監(jiān)控畫面 進(jìn)行同樣的設(shè)置 . 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作 1) 選中 封面窗口 的窗口標(biāo)題 ,單擊 動畫組態(tài) ,進(jìn)入動畫組態(tài)窗口 ,開始編輯 畫面 . 2) 單擊工具條中的 工具箱 按鈕 ,打開繪圖工具箱 . 3) 選擇 工具箱 內(nèi)的 標(biāo)簽 按鈕 ,鼠標(biāo)的光標(biāo)呈 十字 形 ,在窗口頂端中心位置拖拽鼠標(biāo) ,根據(jù)需要拉出一個一定大小的矩形 . 4) 在光標(biāo)閃爍位置輸入文字 歡迎進(jìn)入 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng) ,按回車鍵或在窗口 的任 意位置用鼠標(biāo)點擊一下 ,文字 20 輸入完畢 . 5) 選中文字框 ,作如下設(shè)置 . 6) 點擊 填充色 按鈕 ,設(shè)定文字框的背景顏色為 :沒有填充 . 7) 點擊 線色 按鈕 ,設(shè)置文字框的邊線顏色為 :沒有邊線 . 8) 點擊 字符字體 按鈕 ,設(shè)置文字字體為 :行楷 。處于放松狀態(tài)