【正文】 MCGS 自由報表。 MCGS 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。 圖 41 組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境關系圖 由 MCGS 生成的用戶應用系統(tǒng)，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)組態(tài)環(huán)境： 組態(tài)生成 應用系統(tǒng) 運行環(huán)境： 解釋執(zhí)行 組態(tài)結果 組態(tài)結果 數(shù)據(jù)庫 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 18 庫和運行策略五個部分組成，如圖 42 所示。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，在自動化領域有著廣泛的應用。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。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠 [16]。 （ 3）利用普通二極管恰當?shù)拇釉?PLC 輸入回路中，防止信號干擾，使 PLC 輸入信號大大增強。 經(jīng)論 證本次設計采用的編程方式選用方案三。 PLC 的 I/O 分配 根據(jù)機械手動作的要求及機械手實物教學實驗裝置說明指導，輸入、輸出點分配如表35 所示。 PLC 向驅動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機一反轉，橫軸后縮。夾緊后，主機向驅動器二只輸入脈沖信號，步進電機二正轉，機械手上升。機械手的放松 /夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥控制。其中 IN 端接 PLC的輸出端口， OUT 端接模型的信號輸入端。基座和氣夾的正反轉限位采用接近開關（ 金屬傳感器），通過調(diào)整基座和氣夾上的金屬塊的位置，可以在一定范圍內(nèi)改變 基座 圖 33 傳感器工作原理圖 和氣 夾的旋轉角度。驅動器參數(shù)如下表 3表 3表 3表 34 所示。網(wǎng)絡化和通信能力強是 PLC發(fā)展的一個重要方面，向下可將多個 PLC、 I/O 框架相連，向上與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)、MAP 網(wǎng)等 相連構成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的效果。 對 PLC 的經(jīng)濟分析，應從以下幾方面考慮： 從影響成本的各個因素綜合考慮 對目前生產(chǎn)設備控制裝置來說，有三種類型：① 繼電器控制；② 半導體器件控制；③ PLC 控制。且 PLC青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 7 是 為工業(yè)控制 設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機械設備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制設備 [10]。為了保證 PLC 能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應惡劣的工業(yè)應用環(huán)境。 輸出部件 外設I/O接口 存儲器 EPROM 微處理器 運算器 控制器 電源 輸入部件 I/O 擴展接口 I/O 擴展單元 受控元件 輸入信號 外部設備 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 6 PLC 的特點 可編程序控制器是一種以微機處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質是一種工業(yè)控制用的專用計算機。 可編程序控制器簡介 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC 或 PC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適應復雜的控制任務 。 PLC的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。 PLC 更適用于黑模式下運行，但在線運行時若要進行較大的程序修改，其能力略遜于 STD 工控機，但是從開關量控制而言 ， PLC 的性能優(yōu)于 STD 工控機。特別是個人計算機也被吸收到 PLC 系統(tǒng)中。 伴隨著工業(yè)自動化技術的迅速發(fā)展，我國工業(yè)領域的自動化已經(jīng)基本實現(xiàn)了從繼電器控制到計算機控制的轉變，計算機控制方式具有以下兩個特點：（ 1）硬件上至少有一個微處理器；（ 2）通過軟件實現(xiàn)控制思想。 國內(nèi)方面：目前在一些機種方面，如噴涂機械手、弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、特種機械手（水下、爬壁、管道、遙控等機械手）基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅動系統(tǒng)的設計和配置，軟件 的設計和編制等關鍵技術，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術；在基礎元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。第二代機械手具有感覺器官，仍然以程序控制為基礎，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進行校正。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。機械手廣泛地應用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。 在本設計中介紹了國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀及 PLC 的研究發(fā)展趨勢，描述了 機械手 控制系統(tǒng)的工作原理和動作實現(xiàn)過程。 關鍵詞 ： 機械手； PLC； MCGS II Design of Manipulator Model Control System based on PLC Abstract In industrial production and other domains, Because of the demands of the work, people were usually subjected to endanger of heat, decay and poisonous air etc. factor, these factors increased the strength of worker39。國內(nèi)外都十分重視它的應用和發(fā)展。 MCGS 是一套用于快速構造和生成計算機監(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，在自動化領域中有著廣泛的應用 [2]。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、語音功能和自學能力等人工智能 [3]。通過設計編制 PLC 程序實現(xiàn)機械手模型控制系統(tǒng)的自動控制。硬件 結構方面，總線標準化程度高，兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速、實時性強、模型復雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。編程方面也有很多相同點。 機械手控制方式的選定 PLC 實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)，其控制功能基本都是通過設計軟件來實現(xiàn)的，這種軟件是利用 PLC 廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機械設備的工藝流程來設計。機械手控制系統(tǒng)若采用 PLC 控制，體積小、重量輕、控制方式靈活、可靠性高、操作簡單、維修容易。各部分通過總線 (電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線 )連接而成 [9]。如果因為工藝上的稍許變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，浪費了大量的人力、物力和時間。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經(jīng)短期的學習就可以使用。 PLC 系統(tǒng)主要有以下功能： 1) 多種控制功能； 2) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能； 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能； 5) 人機界面功能； 6) 編程、調(diào)試功能。 毫無疑問，生產(chǎn)、設計周期越短越好，甚至希望邊設計、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。而采用 PLC 控制可以大大縮短設計周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。機械手實物教學模型的機械結構采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機械部件組成；電氣方面有步進電機、直流電機、步進電機驅動器、傳感器、開關電源、電磁閥等電子器件組成。驅動器電源由面板上電源模塊提供，驅動器信號端采用 +24V 供電，需加 限流電阻（見圖 32 中 電阻）。與 PLC之間的接線圖如下，當傳感器動作時，輸出端對地接通。 圖 34 電平轉換板原理圖 機械手的動作實現(xiàn)過程 機械手的全部動作由步進電機和直流電機進行驅動控制。機械手的動作示意圖如圖 36 所示機械手若不在原點則 PLC 向驅動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機一反轉，橫軸后縮。主機向驅動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機二反轉，機械手下降。至此，機械手經(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。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，都將不能保證 PLC 正常、安全、可靠的運行。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程 序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關電 源等。該接線端可為輸入及傳感器（如 光電開關或接近開關）提供直流 24V 電源。 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 。 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)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。 （ 3）豐富、生動的 多媒體畫面。構架合理、連接靈活，結構層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。 MCGS 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。 圖 43 MCGS 工作臺窗口 在 MCGS 中，變量也叫數(shù)據(jù)對象。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。 6) 按照步驟 2~5，根據(jù)上面列表，設置其他數(shù)據(jù)對象。 7) 雙擊“ PLC 設備”，在下方出現(xiàn)“三菱”文件夾，雙擊“三菱”文件夾，出現(xiàn)“ FX232”， 雙擊“ FX232”圖標，將三菱“ FX232” 添加到右 側選定 設備列表中。 13) 單擊“通道連接”標簽，進入通道連接設置。 圖 411 用戶窗口屬性設置 3) 將窗口名稱改為：封面窗口；窗口標題改為：封面窗口；窗口位置選中“最大化顯示”、“固定邊”，窗口背景色選為藍色，其他不變，單擊“確定”。 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作 1) 選中“封面窗口”的窗口標題，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。 9) 點擊“字符顏色”按鈕，將文字顏色設為：“紅色”?！皺C械手監(jiān)控畫面”如圖 414 所示，設計了 8 個指示燈，代表機械手夾緊、放松、上升、下降、前伸、后縮等動作。 腳本程序如下： IF 下降 =0 THEN 垂直移動量 = 垂直移動量 + 1 ENDIF IF 上升 =0 THEN 垂直移動量 = 垂直移動量 1 ENDIF IF 前伸 =0 THEN 水平移動量 = 水平移動量 + 1 ENDIF IF 后縮 =0 THEN 水平移動量 = 水平移動量 1 ENDIF IF 啟動按鈕 =1 AND 復位按鈕 =0 THEN 定時器復位 =0 定時器啟動 =1 ENDIF 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 29 IF 啟動按鈕 =0 THEN 定時器啟動 =0 ENDIF IF 復位按鈕 =1 AND 計時時間 =44 THEN 定時器啟動 =0 ENDIF IF 定時器啟動 =1 THEN IF 計時時間 5 THEN 下降 =0 放松 =0 EXIT ENDIF IF 計時時間 7 THEN 夾緊 =0 下降 =1 放松 =1 EXIT ENDIF IF 計時時間 12 THEN 工件夾緊標志 = 1 上升 =0 EXIT ENDIF IF 計時時間 22 THEN 前伸 =0 上升 =1 EXIT ENDIF IF 計時時間 27 THEN 下降 =0 前伸 =1 EXIT 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 30 ENDIF IF 計時時間 29 THEN 放松 =0 下降 =1 夾緊 =1 EXIT ENDIF IF 計時時間 34 THEN 上升 =0 工件夾緊標志 = 0 EXIT ENDIF IF 計時時間 44 THEN 后縮 =0 上升 =1 EXIT ENDIF IF 計時時間 =44 THEN 后縮 =1 定時器復位 =1 EXIT ENDIF ENDIF IF 定時器啟動 =0 THEN 下降 =1 后縮 =1 上升 =1 前伸 =1 ENDIF 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢