【正文】 組態(tài)王全中文組態(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。 (3)連接 ,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行 ,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶引用系統(tǒng)。 組態(tài)王集成了對 KingHistorian的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，能夠更好地滿足大點數(shù)用戶對存儲容量和存儲速度的要求。 第四章 組態(tài)王在機械臂控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 組態(tài)王的概述 組態(tài)王的簡介 組態(tài)王開發(fā) 監(jiān)控系統(tǒng) 軟件 ，是新型的工業(yè) 自動控制系統(tǒng) ，它以標(biāo)準(zhǔn)的 工業(yè)計算機 軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。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。在選用交流穩(wěn)壓器時，一般可按照實際最大需求容量的 130%計算。 （ 2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 方案三：采用 STL 指令的編程方式。由于機械臂系統(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(jìn)行監(jiān)控和管理，該機械臂的控制為純開關(guān)量控制，且 I/O 點數(shù)不多，僅需 11 個輸入點和 9 個輸出點，考慮留有一定的裕量。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機二反轉(zhuǎn)，機械臂下降。機械臂的上升 /下降、前伸 /后縮動作就是通過控制這兩個步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。 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)。 電機應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。整流單元（ ACDC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮?不控整流電路 。分 為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。步進(jìn)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(jìn)電機的轉(zhuǎn)速、方向進(jìn)行控制。 多功能 隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機控制、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。 從設(shè)計、生產(chǎn)周期長短考慮 對舊設(shè)備進(jìn)行改造，設(shè)計新的生產(chǎn)機械設(shè)備，優(yōu)先考慮的就是生產(chǎn)、設(shè)計周期問題，生產(chǎn)、設(shè)計周期越短，投入生產(chǎn)越早，盈利的時間就早。 PLC 的主要功能 PLC 是一種應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的工業(yè)自動化控制裝置，尤其在工廠自動化 (FA)和計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS)的應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)重要地位。 操作方便、維修容易 PLC 的編程采用的語言是電氣操作人員普遍熟悉的的梯形圖和功能助記符，用戶可以很方便快速的掌握 PLC 的編程。 PLC 的特點 可編程序邏輯控制器簡稱 PLC，它的主要核心部件是一種類似于微機處理器的中央處理單元，因此它相當(dāng)于專門用作自動化控制的計算機。 可編程序控制器簡介 可編程序邏輯控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)化而來，它不斷地改進(jìn)增強優(yōu)化，不斷地向微型計算機靠攏，從而逐步的適應(yīng)了復(fù)雜控制任務(wù)的處理。 PLC 輸入是一個繼電器，晶體管和可控硅控制單元，上端與一般微機用戶連接。 在選擇控制器的時候，首先要從控制精度，控制需求，控制對象和經(jīng)濟(jì)節(jié)能的要求考慮。最重要的是個人機算機也引入到了 PLC 系統(tǒng)當(dāng)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。邏輯控制器控制有硬件上至少有一個微處理器、通過軟件實現(xiàn)控制思想的特點。 目前機械臂的發(fā)展較為多元化，出現(xiàn)了仿人型機械臂、微型機械臂、智能機械臂等多種各具特色的機械臂。近年來在我國工業(yè)機械臂的發(fā)展也是非常迅速的，需求量也是越來越大。本次課題設(shè)計的就是基于 PLC 的機械臂控制。尤其是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機械臂以其顯著的優(yōu)勢而受到廣泛的應(yīng)用。 Mechanical arm。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 關(guān)鍵詞 ：啤酒；機械臂； PLC； Abstract Beer is the world39。 組態(tài) 運行 ........................................................................................................ 35 第五章 結(jié) 論 … .................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 40 致 謝 ........................................................................................................................ 41 附 錄 ........................................................................................................................ 42 附錄 1 程序流程圖 .............................................................................................. 42 附錄 2 順序功能圖 .............................................................................................. 42 附錄 3 梯形圖 ...................................................................................................... 43 附錄 4 指令表 ...................................................................................................... 45 附錄 5 PLC 外部電氣接線圖 …………………………………………………………...48 天津理工大學(xué)自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒 論 課題研究目的及意義 機械臂是工業(yè)自動化領(lǐng)域中常常需要的一種高效可靠地自動化裝置。 由于實際生產(chǎn)中人力物力的投入很高，因此自動化技術(shù)的加入在節(jié)省人力物力等方面優(yōu)勢巨大，而且 PLC 也具有很多其他種類控制器所不具備的優(yōu)勢，比如通用性高、穩(wěn)定性好、配套設(shè)備齊全、編程軟件簡單易學(xué)，因此 PLC 是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的控制器之一。 國內(nèi)外機械臂研究概況 工業(yè)機械臂的產(chǎn)生是伴隨著近代工業(yè)自動化水平的突飛猛進(jìn)以及實際生產(chǎn)中的需要發(fā)展而來的，如今已經(jīng)成為實際生產(chǎn)中必不可少的自動化裝置。這種機械臂廣泛應(yīng)用接觸傳感器一類的簡單傳感器和相應(yīng)的自適應(yīng)控制算法來實現(xiàn)。 課題研究的內(nèi)容 本課題以啤酒瓶的抓取為研究對象，應(yīng)用 PLC 進(jìn)行控制設(shè)計為主要內(nèi)容，對緩沖區(qū)的成品啤酒進(jìn)行抓取裝箱，應(yīng)用 PLC 指令對伺服驅(qū)動器、步進(jìn)電機驅(qū)動器以及直流電機三個對象進(jìn)行算法控制，通過各個環(huán)節(jié)上相應(yīng)傳感器的反饋信息進(jìn)行算法調(diào)節(jié)達(dá)到精確可靠抓天津理工大學(xué)自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 取啤酒瓶并放入箱內(nèi)的功能。 PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)成長而來，在工序控制方面應(yīng)用較多，早期 PLC 產(chǎn)品主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，其功能以開關(guān)量的順序控制為主。集散系統(tǒng)本身或用計算機布局形成組態(tài)形成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。 之所以 PLC 可以勝任各種工業(yè)場合的控制要求，離不開他針對工業(yè)場合的專門設(shè)計和優(yōu)化：高可靠性、高抗干擾的能力。機械臂采用 PLC 作為控制器，大大提高了系統(tǒng)的集成度，介紹呢過了空間，避免了繁雜的接線與工作量巨大的弊端，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)固化程序是 PLC 產(chǎn)品必須包括的部分，由 PLC 的制造商提供的，用來控制 PLC 的操作和運行，系統(tǒng)程序存儲在 EPROM。 可靠性高、抗干擾能力強 對于工業(yè)現(xiàn)場中的機械臂來說，高可靠性、強抗干擾能力是非常重要的一項指標(biāo)，這與生產(chǎn)安全和人員安全息息相關(guān)，如何讓控制器適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場各種復(fù)雜惡劣的環(huán)境是研制每一 種控制系統(tǒng)必須要考慮的問題。 PLC 既可以對對象控制也能對整套生產(chǎn)線進(jìn)行控制，還能實現(xiàn)本地設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種復(fù) 雜的任務(wù)。 總之，在各種環(huán)境中， PLC 控制機械設(shè)備的使用在自動化生產(chǎn)線和生產(chǎn)過程的控制將更加廣泛。 PLC 發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 現(xiàn)代化 PLC 的發(fā)展主要面向兩個方向：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]。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖31 所示： 天津理工大學(xué)自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 圖 31 步進(jìn)電機電氣接線圖 步進(jìn)電機驅(qū)動器 步進(jìn)電機驅(qū)動器主要有電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。 圖 32 PLC 控制器與步進(jìn)電機驅(qū)動器連接及工作原理 伺服電機 伺服電機（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達(dá)間接變速裝置。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。 電機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。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。 天津理工大學(xué)自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 圖 34 電平轉(zhuǎn)換板原理圖 機械臂的動作實現(xiàn)過程 機械臂的全部動作由步進(jìn)電機和直流電機進(jìn)行驅(qū)動控制。機械臂的動作示意圖如圖 36 所示機械臂若不在原點則 PLC 向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機二反轉(zhuǎn)，機械臂下降。至此，機械臂經(jīng)過八步動作完成一個循環(huán) [14]。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點，但因為存在大量的自保持觸點，使程序代碼較長。因此，討論 PLC 設(shè)計調(diào)試就具有十分重要的意義。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。 接地 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。在使用梯形圖指令編程時，剛開始由于對梯形圖指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械臂模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械臂動作不符合控制要求。 組態(tài)王在保留了原報表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷史庫或 KingHistorian 為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表。 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，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。對用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運行的控制能力 ,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性 曲線 ,能很直觀地顯示 控制系統(tǒng) 的實時趨勢曲 線 ,這些很強的交互能力使其在 自動控制系統(tǒng) 的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。 數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實時曲線可以動態(tài)顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定上下限值和時間的長短，以便于用戶查詢，同時提供 EXCEL報表和姿態(tài)網(wǎng)自由報表。 天津理工大學(xué)自動化學(xué)院本科畢。它是基于 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、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等界面，輕松實現(xiàn)各種工程曲線、報表、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。 圖 42 組態(tài)王 用戶應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 組態(tài)王的主要特性和功