【正文】 GS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)一機(jī)械手組態(tài)控制系統(tǒng)，機(jī)械手可以上下、左右移動(dòng)；利用上下、左右限位開(kāi)關(guān)控制機(jī)械手啟停；機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按以下動(dòng)作進(jìn)行：原點(diǎn)—啟動(dòng)—下行（到下限位停）—抓工件—上行（到上限位停）—右行（到右限位停）—下行（到下限位停）—放工具—上行（到上限位停）—左行（到左限位停）。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。把開(kāi)發(fā)順序程序時(shí)反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開(kāi)發(fā)變得容易。 (3) 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤況時(shí)，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時(shí)間能夠大幅度縮短。對(duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng),經(jīng)驗(yàn)法一般設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),不易掌握,系統(tǒng)交付使用后,維護(hù)困難。這是系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用程序的一般步驟如下:第五步：對(duì)程序檢測(cè)、修改和完善。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶的制定方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)用戶設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件吧外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。允許多個(gè)用戶窗口同時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)，其位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設(shè)置。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，不僅僅為其他部分提供服務(wù)，還為系統(tǒng)各個(gè)功能部件提供數(shù)據(jù)共享。用戶可以使用系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)架，也可以根據(jù)自己的需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類(lèi)型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格和標(biāo)準(zhǔn)Windows風(fēng)格的圖形界面并且?guī)в袆?dòng)畫(huà)效果的工具條和狀態(tài)條等。（6）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能 MCGS支持TCP/IP、MODEN、RS458/RS422/RS232等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；使用MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，用IE瀏覽器方便的瀏覽到實(shí)時(shí)和歷史的監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。用戶在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率；同時(shí)，也使其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫(kù)中存盤(pán)數(shù)據(jù)。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。本系統(tǒng)至少需要16個(gè)變量，見(jiàn)下表。5) 單擊“確定”。單擊“屬性設(shè)置”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)，如圖47所示。12) 依次對(duì)其他指示燈進(jìn)行設(shè)置，依照步驟1）~11）。6) 計(jì)算：垂直移動(dòng)量的最大值=循環(huán)次數(shù)*圖39 動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置水平移動(dòng)動(dòng)畫(huà)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(huà)一條直線，記下?tīng)顟B(tài)條大小指示，此參數(shù)即為總水平移動(dòng)距離。2) 在腳本程序中加入兩條語(yǔ)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 圖311 動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置3) 選中下工件，在“屬性設(shè)置”頁(yè)中選擇可見(jiàn)度。7）刪去畫(huà)面中不需要的圖符。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件是現(xiàn)實(shí)時(shí)，是否發(fā)生的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)初步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。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(lái)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。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)升華，同時(shí)也是對(duì)我們的一次檢測(cè)。由于對(duì)組態(tài)軟件MCGS掌握的不熟練，軟件的一些功能沒(méi)有能應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。機(jī)械手運(yùn)行良好，動(dòng)作正確、符合控制要求。經(jīng)過(guò)運(yùn)行測(cè)試，該組態(tài)監(jiān)控軟件可對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控，PLC程序達(dá)到了控制要求。5) 選中并雙擊上工件，將其可見(jiàn)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)，對(duì)應(yīng)圖符可見(jiàn)。6) 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(huà)連接。9) 按照?qǐng)D49所示在“表達(dá)式”一欄填入：垂直移動(dòng)量。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。8) 在“當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)”一欄，選擇“對(duì)應(yīng)圖符可見(jiàn)”。 動(dòng)畫(huà)連接指示燈的動(dòng)畫(huà)連接1) 雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。現(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象添加進(jìn)去。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。組態(tài)工作將會(huì)變得更加簡(jiǎn)單、方便。三種基本類(lèi)型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和流程控制）的所有工作。（8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分步組態(tài)提供極大方便 MCGS由主窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性構(gòu)件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。MCGS還支持多媒體功能，使能夠開(kāi)發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)為一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫(huà)面。運(yùn)行策略本身是系統(tǒng)提供的一個(gè)框架，里面放置有策略條件構(gòu)件和由策略構(gòu)件組成的策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制用戶窗口的打開(kāi)、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備工作過(guò)程的精確控制。MCGS用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)管理所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。圖元和圖符對(duì)象為用戶提供了一套完善的設(shè)計(jì)制作圖形畫(huà)面和定義動(dòng)畫(huà)顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。在主窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。第三步：進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)。4 邏輯設(shè)計(jì)法　工業(yè)電氣控制線路中,有不少都是通過(guò)繼電器等電氣元件來(lái)實(shí)現(xiàn),而繼電器,交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即吸合和斷開(kāi),因此,用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路時(shí)完全可以的,PLC的早期應(yīng)用就是替代繼電器控制系統(tǒng),因此用邏輯設(shè)計(jì)方法同樣也適用于PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。3 順序控制法順序控制法就是在生產(chǎn)控制過(guò)程中，按照生產(chǎn)工藝所要求的動(dòng)作規(guī)律，在各個(gè)輸入控制信號(hào)的作用下，根據(jù)所需要的狀態(tài)和時(shí)間順序，在生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按照預(yù)先規(guī)定的順序有步驟地進(jìn)行操作。這種設(shè)計(jì)方法沒(méi)有一個(gè)普遍的規(guī)律可遵循,即具有一定的試探性和隨意性,最后得到的結(jié)果也不是唯一的,設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)多少有關(guān)。 5. 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 (1) 經(jīng)由串行通訊口 (2) 經(jīng)由USB (3) 經(jīng)由MELSECNET/10(H)計(jì)算機(jī)插板 (4) 經(jīng)由MELSECNET(Ⅱ)計(jì)算機(jī)插板 (5) 經(jīng)由CCLink計(jì)算機(jī)插板 (6) 經(jīng)由Ethernet計(jì)算機(jī)插板 (7) 經(jīng)由CPU計(jì)算機(jī)插板 (8) 經(jīng)由AF計(jì)算機(jī)插板 6. 豐富的調(diào)試功能 (1) 由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更加簡(jiǎn)單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。 2. 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word等作成的說(shuō)明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)械手畫(huà)面，通過(guò)動(dòng)畫(huà)連接和腳本程序。這樣可以避免一些人不能接觸的東西對(duì)人體的傷害，如：冶金，化工，醫(yī)藥，航天等。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。機(jī)器手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合性技術(shù)。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件（軟繼電器）的當(dāng)前狀態(tài)。特殊功能板用于通信、連接和模擬量設(shè)定等，特殊模塊主要有模擬量輸入輸出、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出、接口等模塊，特殊單元用于定位脈沖輸出。因此，PLC具有極強(qiáng)的適用性，能夠很好地滿足各類(lèi)型控制的需要，是目前工廠中應(yīng)用最廣的自動(dòng)化設(shè)備。與繼電器接觸裝置和通用計(jì)算機(jī)相比，PLC更能試用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管（LED）顯示，PLC與外部接線的連接一般用接線端子，某些模塊使用可以拆卸的插座型端子板，不需斷開(kāi)端子板上的連接線，就可以迅速的更換模塊。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能塊，對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)了適用于過(guò)程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)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。自主創(chuàng)新，就是從增強(qiáng)國(guó)家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強(qiáng)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。本次課題主要是應(yīng)用三菱公司FX2N系列PLC，對(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。PLC 從誕生至今，僅有30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與CAD/CAM、機(jī)器人技術(shù)一起被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。工業(yè)中大量的生產(chǎn)活動(dòng)，存在著很多不便于人類(lèi)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?？梢?jiàn)，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)。在現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件組成。重點(diǎn)跨越，就是堅(jiān)持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、關(guān)系國(guó)際民生和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。各部分通過(guò)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]。1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司（）為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。PLC的發(fā)展過(guò)程大致可以分為如下幾個(gè)階段：1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)中的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的智能，能完成PLC設(shè)計(jì)者的規(guī)定的各種工作。輸入模塊：PLC通過(guò)輸入模塊來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，通過(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，PLC控制的另一類(lèi)外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。二、控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種