【正文】 ........................................ 3 可編程序控制器簡介 .................................................................................................. 5 第三章 機械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計 ......................................................................................... 8 機械手控制系統(tǒng)構(gòu)件概述 ........................................................................................... 8 機械手的動作實現(xiàn)過程 .............................................................................................10 PLC 程序設(shè)計 ........................................................................................................... 11 PLC 程序的調(diào)試 ........................................................................................................12 第四章 MCGS 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ............................................................................13 MCGS 的概述 .............................................................................................................13 工程的建立與變量的定義 ..........................................................................................16 工程畫面的創(chuàng)建 ........................................................................................................19 動畫的連接 ...............................................................................................................23 組態(tài)運行 ..................................................................................................................28 第五章 結(jié) 論 .........................................................................................................................28 參考文獻 ................................................................................................................................29 附錄 1 梯形圖 .......................................................................................................................31 附錄 2 PLC外部電氣接線圖 ..................................................................................................31 引言 機械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來 ,經(jīng)過 40 多年的發(fā)展 ,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè) 生產(chǎn)自動化中重要的機電設(shè)備 . 目前機械手技術(shù)有了新的發(fā)展 :出現(xiàn)了仿人型機械手 ,微型機械手和微操作系統(tǒng) (如 細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng) ,微型飛行器等 ) ,機械手化機器 ,智能機械手 (不僅 可以進行事先設(shè)定的動作 ,還可按照工作狀況相應(yīng)地進行動作 ,如回避障礙物的移動 ,作 業(yè)順序的規(guī)劃 ,有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等 ) . 本課題主要研究的是基于 PLC 的機械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計 , 通過 MCGS 將機械手的動作過程進行動畫演示 ,使機 械手的動作形象化 .提供較為直觀 , 清晰 ,準(zhǔn)確的機械手運行狀態(tài) ,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 . 第一章 緒 論 課題研究目的及意義 機械手是工業(yè)自動化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象 .近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展 ,機械手逐漸成為一門新興學(xué)科 ,并得到了較快的發(fā)展 .機械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓 ,沖壓 , 鍛造 ,焊接 ,裝配 ,機加 ,噴漆 ,熱處理等各個行業(yè) .特別是在笨重 ,高溫 ,有毒 ,危險 , 放射性 ,多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中 ,機械手由于其顯著的優(yōu)點而受到特別重視 .總之 , 機械手是提高勞動生產(chǎn)率 ,改善勞動條件 ,減輕工人勞動強度和實 2 現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一 個重要手段 .國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展 . 可編程序控制器 (PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的實時工業(yè)控制裝置 .隨著微 電子技術(shù) ,自動控制技術(shù)和計算機通信技術(shù)的飛速發(fā)展 ,PLC 在硬件配置 ,軟件編程 ,通 訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進步 ,已經(jīng)成為工廠自動化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一 [1]. 由于自動化可以節(jié)省大量的人力 ,物力等 ,而 PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性 ,如通用性好 ,實用性強 ,硬件配套齊全 ,編程 方法簡單易學(xué) ,因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用 ,加拿大等國家應(yīng)用較多 ,如用果實采摘機械手來摘果實 , 裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機器人等 .我國自動化水平本身比較低 ,因此用 PLC 來控制的機械手還比較少 .本次課題設(shè)計的機械手就是通過 PLC來實現(xiàn)自動化控制的 .通過此次設(shè)計可以更進一步學(xué)習(xí) PLC的相關(guān)知識 ,了解世界先進水平 ,盡可能多的應(yīng)用于實踐 . MCGS 是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件 ,它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺上運行 ,通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的 采集處理 ,以動畫顯示 , 報警處理 ,流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案 ,在自動化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用 [2].本設(shè)計通過 MCGS 組態(tài)軟件對機械手進行監(jiān)控 ,將機械手的 動作過程進行了動畫顯示 ,使機械手的動作過程更加形象化 . 國內(nèi)外機械手研究概況 機械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來 ,經(jīng)過 40 多年的發(fā)展 ,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè) 生產(chǎn)自動化中重要的機電設(shè)備 . 目前 , 正式投入使用的絕大部分機械手屬于第一代機械手 , 即程序控制機械手 .這代機械手基本上采用點位控制系統(tǒng) ,沒有感覺外界環(huán)境 信息的感覺器官 ,主要用于焊接 ,噴漆和上下料 .第二代機械手具有感覺器官 ,仍然以程序控制為基 礎(chǔ) ,但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進行校正 .這代機械手通常采用接觸傳感器一類的簡單傳感裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法 .現(xiàn)在 ,第三代機械手正在第一 ,第二代機械手的基 礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來 ,它是能感知外界環(huán)境與對象物 ,并具有對復(fù)雜信息進行準(zhǔn)確處理 ,對自己行為做出自主決策能力的智能化機械手 .它能識別景物 ,具有觸覺 ,視覺 ,力覺 ,聽覺 ,味覺等多種感覺 ,能實現(xiàn)搜索 ,追蹤 ,辨色識圖等多種仿生動作 ,具有專家知識 ,語音功能和自學(xué)能力等人工智能 [3]. 目前機械手技術(shù)有了新的發(fā)展 :出現(xiàn)了仿人型機械手 ,微型機械手和微操作系統(tǒng) (如 細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng) ,微型飛行器等 ) ,機械手化機器 ,智能機械手 (不僅 可以進行事先設(shè)定的動作 ,還可按照工作狀況相應(yīng)地進行動作 ,如回避障礙物的移動 ,作 業(yè)順序的規(guī)劃 ,有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等 ) .機械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴展 ,并且蓬勃發(fā)展的軍用機械手也將越來越多地裝備部隊 3 [4][5]. 國外方面 :近幾年國外工業(yè)機械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢 .機械手性能不斷提高 , 而單機價格不斷下降 。機械結(jié)構(gòu)向模塊化 ,可重構(gòu) 化發(fā)展 。運算速度提高 ,CPU 的能力趕上了工業(yè)控制計算機 。 5) 人機界面功能 。 10%的交流電 .由于本設(shè)計使用的是 FX1N 系列可編程 控制器 ,所以有直流 24V 輸出接線端 .該接線端可為輸入及傳感器 (如光電開關(guān)或接近開 關(guān) )提供直流 24V 電源 . 3,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 . 完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一 . 系統(tǒng)接地方式有 : 浮地方式 ,直接接地方式和電容接地三種方式 .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 .良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件 ,可以避免偶 然發(fā)生的電壓沖擊危害 .所以我們給可編程控制器接上了專用接地線 . 機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖 PLC 外部電氣接線圖見附錄 2 機械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題 ,但最終都一一解決了 .在使用 STL 指令編程 時 ,剛開始由于對 STL 指令掌握的不是很好 ,所以犯了不 少錯誤 ,加上機械手模型裝置本 身存在的一些問題 ,所以在調(diào)試程序時 ,機械手動作不符合控制要求 .經(jīng)過不斷查閱資料 , 研究 ,改進 ,最終程序調(diào)試成功 .機械手運行良好 ,動作正確 ,符合控制要求 . 第四章 MCGS 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 MCGS 的概述 MCGS(Monitor and Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng) )是一套用于快速構(gòu)造 和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件 . 它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺上 運行 ,通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采 集處理 ,以動畫顯示 ,報警處理 ,流程控制和報表輸出等多種 方式向用戶提供解決實際工程問題的方案 ,在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用 .其主要特征和 功能大體為 :具有簡單靈活的可視化操作界面 ,實時性強 ,有良好的并行處理性能 ,有豐 富生動的多媒體畫面 ,開放式結(jié)構(gòu) ,廣泛的 14 數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能 ,完善的安全 機制 ,強大的網(wǎng)絡(luò)功能 ,多樣化的報警功能 ,支持多種硬件設(shè)備 ,方便控制復(fù)雜的運行流 程 ,良好的可維護性和可擴充性 ,設(shè)立對象元件庫組態(tài)工作簡單方便 ,能實現(xiàn)對工控系統(tǒng) 的分布式控制和管理等等 [17]. MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài) 環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分 . 用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行 ,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) .用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件 ,稱 為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫 . 運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng) ,它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種 處理 ,完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能 .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)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向 運行環(huán)境的過渡 ,它們之間的關(guān)系如圖 41 所示 . 圖 41 組 態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境關(guān)系圖 由 MCGS 生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng) ,其結(jié)構(gòu)由主控窗口 ,設(shè)備窗口 ,用戶窗口 ,實時