【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 趙金榮,上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,2003[2] 董儒胥主編. 電工電子選訓(xùn)教程，上海交通大學(xué)出版社，2006[3] 王兆義主編. 可編程序控制器教程 ，機(jī)械工業(yè)出版社，2003[4] 鐘肇新， 彭侃編 . 華南理工大學(xué)出版社，2001 [5] 王永華主編. 現(xiàn)代電氣及可編程技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社[6] 湯以范主編. 電氣與可編程序控制器技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004[7] 苗常初編. PLC編程及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2003[8] 廖常初. 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窗口。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。 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)。（12）用數(shù)據(jù)庫(kù)來管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高 MCGS中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來管理。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各個(gè)部分都通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換，形成互相關(guān)連的整體。（5）完善的安全機(jī)制 MCGS提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別的用戶設(shè)定了不同的權(quán)限。啟動(dòng)策略在應(yīng)用系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)調(diào)用，退出策略在應(yīng)用系統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)調(diào)用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運(yùn)行過程中定時(shí)循環(huán)調(diào)用，用戶策略供系統(tǒng)中的其他部件調(diào)用。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）以及對(duì)該變量的操作方法（設(shè)置報(bào)警性、報(bào)警處理、存盤處理等）。 組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可以定義512個(gè)。（2）設(shè)備窗口 設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 功能特點(diǎn)MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。第四步：編寫程序。當(dāng)這種方法使用熟練后,甚至梯形程序也可以省略,可以直接寫出于邏輯函數(shù)和表達(dá)式對(duì)用的指令語句程序?！　№樞蚬δ軋D法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖,然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)于一些比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)比較有效的,可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。 (b) 沒有必要制作條使用的順序程序。 用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來使用。同時(shí)可以利用PLC程序控制組態(tài)畫面的要求。人性化讓人嘆為觀止，這些技術(shù)依賴于控制理論、新材料科學(xué)，它是融合現(xiàn)在尖端技術(shù)的現(xiàn)代機(jī)器。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，并投入了大量的物力和財(cái)力加以研究和應(yīng)用。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中的工作。對(duì)元件映像寄存器來說，每個(gè)元件（軟繼電器）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。輸入端子連接外部的輸入元件，如按鈕、控制開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、熱繼電器接點(diǎn)、壓力繼電器接點(diǎn)、數(shù)字開關(guān)等。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常和電源狀態(tài)等，對(duì)此均有醒目的指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。在PLC夠成的控制系統(tǒng)中，只需要在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入/輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量且繁雜的硬接線線路。輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號(hào)。系統(tǒng)程序由PLC的生廠家設(shè)計(jì)并固定化在ROM（只讀存儲(chǔ)器）中，用戶不能讀取。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：外設(shè)I/O接口 輸出部件存儲(chǔ)器 EPROM 微處理器 運(yùn)算器 控制器電源 輸入部件I/O擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展單元 受控元件輸入信號(hào)外部設(shè)備圖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，通常可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。支撐發(fā)展就是從現(xiàn)實(shí)的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。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)的工作原理和動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過程。機(jī)械手在不同的作業(yè)場(chǎng)合，尤其是在特殊的環(huán)境背景下，為人類活動(dòng)的順利快速進(jìn)行帶來了極大的方便和益處，尤為明顯的是在工業(yè)及軍事領(lǐng)域內(nèi)。PLC作為通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其功能日益強(qiáng)大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。在我國(guó)，近幾年來也有較快發(fā)展，并取得一定效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路部門的重視。 自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。 本文主要工作第一章：緒論 介紹該課題背景，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的和意義做簡(jiǎn)單介紹第二章：系統(tǒng)介紹可編程邏輯控制器 MCGS組態(tài)軟件 和機(jī)械手第三章：系統(tǒng)方案的分析 設(shè)計(jì) 及程序的設(shè)計(jì)第四章：系統(tǒng)的調(diào)試 及設(shè)計(jì)總結(jié)第2章可編程序邏輯控制器（PLC）和機(jī)械手概述 可編程序邏輯控制器（PLC） PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)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。（本次課題主要應(yīng)用三菱FX2N系列PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)） PLC的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。20世紀(jì)80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，它由機(jī)架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，后者焊接在機(jī)架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個(gè)機(jī)架容納不下選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用接口模塊和電纜相連。（3）.可以電檫出可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）S7200用EEPROM來存儲(chǔ)用戶程序和長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力，因此穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)。四、功能完善現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)控制功能，還能完成A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計(jì)算、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可以通過上位計(jì)算進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，使控制水平大為提高。特殊擴(kuò)展設(shè)備可以分為3類：特殊功能板、特殊模塊和特殊單元，是一些特殊用途的裝置。 （2）程序處理階段 根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按從左至右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在我國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)。通過本次設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手的認(rèn)識(shí)，同時(shí)并熟悉掌握PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等工業(yè)常用的技術(shù) 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(jiǎn)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。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按鈕和一個(gè)急停按鈕來控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 4. 能夠簡(jiǎn)單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 由于連接對(duì)象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡(jiǎn)單的設(shè)定。有時(shí)為了得到一個(gè)滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果,需要進(jìn)行多次反復(fù)地調(diào)試和修改,增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程元件。接觸器繼電器法特別適合于初學(xué)者編程設(shè)計(jì)使用，也特別適合對(duì)原有舊設(shè)備的技術(shù)革新和技術(shù)改造。設(shè)計(jì)出的控制程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好,程序的調(diào)試和運(yùn)行也很方便,可以極大地提高工作效率。用三菱PLC的編程軟件GX Developer編的梯形圖 語句表 MCGS組態(tài)軟件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。（1）主控窗口主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓、運(yùn)行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。其中可以放置三種不同類型的圖形對(duì)象：圖元、圖符和動(dòng)畫構(gòu)件。本窗口內(nèi)定義的不同類型和名稱的變量，將作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。包括編程控制程序（if……then腳本程序）和選用各種功能構(gòu)件，例如數(shù)據(jù)提取、定時(shí)器、配方操作和多媒體輸出等。MCGS還為客戶提供了豐富的動(dòng)畫構(gòu)件，每個(gè)動(dòng)畫構(gòu)件都應(yīng)一個(gè)特定的動(dòng)畫功能。警報(bào)信息的存儲(chǔ)與應(yīng)答功能，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全可靠地生產(chǎn)運(yùn)行提供了