【正文】 動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長不利影響；也避免了倘若原來的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難不利局面。繼電器用于機(jī)械手生產(chǎn)的特點(diǎn)繼電器用于機(jī)械手生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，控制技術(shù)較成熟，不能實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算，控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控 制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能、較為困難，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機(jī)械手控制具有重復(fù)高精度、模塊化、機(jī)電一體化等特點(diǎn)，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)越來越高，人工工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡單化，對(duì)于一些往返的工作有機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成顯得非常重要，市場(chǎng)需求日趨旺盛，其技術(shù)的升級(jí)和換代成為變革發(fā)展的關(guān)鍵之一。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，PLC，MCGSAbstractIn today39?？梢?，在自動(dòng)化、工業(yè)化進(jìn)程中，在特殊背景環(huán)境中使用機(jī)械手已成為一種必然的趨勢(shì)。 （2012屆）?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱： 基于MCGS和PLC的機(jī)械 手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人類活動(dòng)給世界帶來了巨大的改變。工業(yè)中大量的生產(chǎn)活動(dòng)，存在著很多不便于人類操縱的環(huán)節(jié)，特別是在工作環(huán)境較危險(xiǎn)的情況下，如果使用具有遠(yuǎn)程控制功能的機(jī)械手，則可以增加系統(tǒng)的安全性，大大的節(jié)約損耗，提高效率。利用組態(tài)軟件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。應(yīng)用機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或者繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，代替人在有害壞境下的手工操作，改善勞動(dòng)條件，保證人身安全。性能各有差異。PLC用于機(jī)械手生產(chǎn)的特點(diǎn)相對(duì)于繼電器控制系統(tǒng)，輸入輸出接入點(diǎn)少，可靠性高，完全可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，可靠性高于單片機(jī)控制系統(tǒng)。綜上所述，機(jī)械手采用組態(tài)和PLC兩種控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其功能。 Wonderware 在研究與開發(fā)中進(jìn)行了大量投入，保證為用戶提供新型的、強(qiáng)大的、創(chuàng)新的產(chǎn)品。組態(tài)王軟件經(jīng)過七年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實(shí)考驗(yàn)，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國屬糧庫，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行（包括中華世紀(jì)壇國家標(biāo)志性工程），現(xiàn)已成為國內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國防，航空航天等重大領(lǐng)。FIX和IFIX是GE Fanuc先后推出的兩個(gè)組態(tài)軟件，技術(shù)純熟，應(yīng)用廣泛。WinCC，這一運(yùn)行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已發(fā)展成為歐洲市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。EcHmi從HMI入手，歷經(jīng)6年時(shí)間，通過不斷的應(yīng)用、改進(jìn)，逐漸完善為一個(gè)全功能的工控組態(tài)軟件，和國內(nèi)外的同類軟件相比有著獨(dú)有的特點(diǎn)，比如動(dòng)態(tài)模板，子圖同步更新。MCGS(Monitor and Control Generated System)是由北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件公司開發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 研究方案運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字電子控制技術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)，利用PLC和組態(tài)及其計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)出穩(wěn)定實(shí)用、節(jié)能性高、操作簡單方便的機(jī)械手生產(chǎn)控制系統(tǒng)，進(jìn)而滿足機(jī)械手工業(yè)化生產(chǎn)的需求。最后在主機(jī)上進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證，直到控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，完成使用文檔，最終交付客戶使用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件應(yīng)該更多地總結(jié)這些領(lǐng)域的需求，設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用要求的開發(fā)工具，更好地滿足這些行業(yè)對(duì)軟件的需求，進(jìn)一步減少這些行業(yè)在自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析方面的軟件成本，提高系統(tǒng)的開放程度。首先根據(jù)控制對(duì)象的實(shí)際情況和控制要求選擇適合型號(hào)的PLC作為控制器。完成硬件設(shè)計(jì)后，將開始軟件設(shè)計(jì)。下面列出了典型的組態(tài)步驟：將所有I/O點(diǎn)的I/O標(biāo)識(shí)收集齊全，并填寫表格，I/O標(biāo)識(shí)是唯一地確定一個(gè)I/O點(diǎn)的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識(shí)來請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。對(duì)組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)修改。基于PLC的設(shè)計(jì)正是為了滿足這一需求。松開復(fù)位停止按鈕SB2，退出復(fù)位狀態(tài)。第3章 PLC設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用到熔斷器FU，接觸器KM1，KM2，KM3，KM4，KM5，熱繼電器FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3，以及電機(jī)M1，M2，其中熔斷器主要用于短路保護(hù)，熱繼電器主要用于斷路保護(hù)接觸器控制電路啟動(dòng),。3個(gè)DO，該CPU完全滿足需求。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，絕大多數(shù)PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。 （見附錄4）第4章 MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)建立機(jī)械手控制系統(tǒng)的組態(tài)過程，應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件完成一個(gè)工程。 圖 2 、單擊“文件”菜單，選中“新建工程”。您可以在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項(xiàng)，把新建工程存為：D：\MCGS\WORK\水位控制系統(tǒng)。 動(dòng)畫制作出口單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動(dòng)畫工具箱， 圖標(biāo)對(duì)應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時(shí)選取用戶窗口中指定的圖形對(duì)象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括27種常用的圖符對(duì)象。（1）裝載位圖 單擊鼠標(biāo)右鍵，在右鍵菜單選擇“裝載位圖”菜單項(xiàng)。輸入文字：建立矩形框后，光標(biāo)在其內(nèi)閃爍，可直接輸入“機(jī)械手控制系統(tǒng)演示工程”文字，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下，文字輸入過程結(jié)束。設(shè)定文字的顏色：按（字符字體）按鈕改變文字字體和大小。從“對(duì)象元件庫管理”中的“管道”選取2個(gè)管道。用MCGS組態(tài)軟件制作工程畫面完成。 定義組態(tài)變量機(jī)械手設(shè)計(jì)系統(tǒng)變量的類型主要分為兩種變量：開關(guān)型、數(shù)值型。（2）按照此步驟，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對(duì)象。（2）按照此步驟，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對(duì)象。(3)單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“”按鈕。(6)單擊“可見度”選項(xiàng)卡進(jìn)入該頁。(10)單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動(dòng)指示燈的動(dòng)畫連接。 腳本程序設(shè)計(jì) 在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”中增加一個(gè)新變量“垂直移動(dòng)量”，初值：0，類型：數(shù)值型。 動(dòng)畫組態(tài)屬性垂直設(shè)置在腳本程序的開始處增加“動(dòng)畫控制”語句：IF 下移=0 THEN垂直移動(dòng)量=垂直移動(dòng)量+1ENDIFIF 上升=0 THEN 垂直移動(dòng)量=垂直移動(dòng)量1ENDIF變化率=1個(gè)相素/每次，即每執(zhí)行一次腳本程序，垂直移動(dòng)量加1或減1，當(dāng)然變化率也可以選大些或小些。 (2)在機(jī)械手監(jiān)控畫面中選中并雙擊上工件，彈出“屬性設(shè)置”窗口。單擊“確認(rèn)”按鈕，存盤。 動(dòng)畫組態(tài)屬性水平設(shè)置（3）腳本程序中增加以下代碼：IF 前伸＝0 THEN水平移動(dòng)量=水平移動(dòng)量+1ENDIFIF 后縮＝0 THEN 水平移動(dòng)量=水平移動(dòng)量1ENDIF(1)腳本程序執(zhí)行次數(shù)＝后縮時(shí)間（前伸時(shí)間）／循環(huán)策略執(zhí)行時(shí)間=10s/200s=50次。(3)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境調(diào)試。意思是：當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝1時(shí)，下工件不可見；當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝0時(shí)，下工件可見。詳見附錄 調(diào)試保存所有組態(tài)設(shè)置，然后關(guān)閉組態(tài)監(jiān)控程序。 MCGS手動(dòng)控制設(shè)計(jì) MCGS工程的建立和變量的定義(1)首先雙擊桌面MCGS組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺(tái)。在MCGS中，變量也叫數(shù)據(jù)對(duì)象。變量的分配在開始定義之前，我們先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對(duì)象。 動(dòng)畫的制作及鏈接指示燈的動(dòng)畫連接(1)雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。單擊“屬性設(shè)置”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁。(8)在“當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)”一欄，選擇“對(duì)應(yīng)圖符可見”。(12)依次對(duì)其他指示燈進(jìn)行設(shè)置，依照步驟（1~11）。狀態(tài)條左側(cè)文字代表當(dāng)前操作狀態(tài)，右側(cè)顯示被選中對(duì)象的坐標(biāo)和大小。(1)計(jì)算：垂直移動(dòng)量的最大值=循環(huán)次數(shù)*(4)“表達(dá)式”一欄填入：垂直移動(dòng)量。動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置水平移動(dòng)動(dòng)畫連接：(1)水平移動(dòng)總距離的測(cè)量：在工件初始位置和移動(dòng)目的地之間畫一條直線，記下狀態(tài)條大小指示，此參數(shù)即為總水平移動(dòng)距離。(3)如圖421所示對(duì)右滑桿、機(jī)械手、上工件、氣夾分別進(jìn)行水平動(dòng)畫連接。(2)在腳本程序中加入兩條語句：IF 夾緊=1 THEN工件夾緊標(biāo)志=1 ‘處于夾緊狀態(tài)ENDIFIF 放松=1 THEN工件夾緊標(biāo)志=10 ‘處于放松狀態(tài)ENDIF (1)選中下工件，在“屬性設(shè)置”頁中選擇可見度。(1)選中并雙擊上工件，將其可見度屬性設(shè)置為與下工件相反，即當(dāng)工件夾緊標(biāo)志非零時(shí)。將PLC程序下傳到PLC裝置中并讓其運(yùn)行，切換到離線狀態(tài)，然后啟動(dòng)MCGS，進(jìn)入組態(tài)工程運(yùn)行界面。 上移效果當(dāng)機(jī)械手抓緊工件后，點(diǎn)擊“上移”按鈕，機(jī)械手向上移動(dòng)。 放松效果當(dāng)機(jī)械手下移停止后，點(diǎn)擊“放松”按鈕，機(jī)械手放松，工件放至又工作臺(tái)上。用定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)秒發(fā)生量。通過MCGS軟件和PLC的實(shí)際監(jiān)控和仿真驗(yàn)證，了解了此系統(tǒng)動(dòng)作基本到位，符合方案設(shè)計(jì)的基本控制要求。利用組態(tài)軟件MCGS對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，可以以最少的人員配置來加強(qiáng)對(duì)機(jī)械手的管理，提供較為直觀、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多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。由于對(duì)組態(tài)軟件MCGS掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。大學(xué)最后一個(gè)學(xué)期有一個(gè)任務(wù)就是做畢業(yè)