【正文】 現(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進(jìn)去。 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(shí)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 MCGS 自由報表。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。 機(jī)械手控制的流程設(shè)計 按照 機(jī)械手動作過程的實(shí)現(xiàn)，主要的控制過程的演示以及根據(jù)要求完成的動作，可以設(shè)計 出機(jī)械控制的流程圖，如圖 34 所示。接近開關(guān)有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍(lán)色接電源的負(fù)極、黑色為輸出信號，當(dāng)與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。整體式結(jié)構(gòu)把 PLC 的 I/O 和 CPU放在一塊電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一 I/O 點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)。另外，夾緊 /放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。運(yùn)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)。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而 PLC 則完全可以實(shí)現(xiàn)。 可編程序控制器 （ PLC） 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(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù) [4]。通過設(shè)計 和編寫 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動運(yùn)行 。機(jī)械手非常廣泛地應(yīng)用在鍛壓、熱處理、沖壓、焊接、裝配、鍛造、機(jī)加、噴漆等不同行業(yè)。 同時，利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計了機(jī)械手控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、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了多方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。特別是在高溫、笨重、有毒、危險、多粉塵、放射性等惡劣的復(fù)雜勞動環(huán)境中， 由 于 機(jī)械手 具有 顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛重視。尤其當(dāng)工作人員在面臨高溫、腐蝕以及有毒氣體時，機(jī)械手的出現(xiàn)使這些難題迎刃而解。 可編程控制器即簡稱為“ PLC”，采用一種可編程的存儲器，可根據(jù)其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的 指令，并通過模擬或數(shù)字式輸入 /輸出控制各種不同類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。機(jī)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(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多地裝備部隊(duì) [2]。目前，工業(yè)自動化領(lǐng)域比較典型的控制方式有：可編程序邏輯控制器（ PLC）；工業(yè)控制計算機(jī)（ IPC）；集散控制系統(tǒng)（ DCS） [3]。因此 PLC 系統(tǒng)有以下主要功能： 1) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能； 2) 多種控制功能； 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 4) 人機(jī)界面功能； 5) 輸入、輸出接口調(diào)理功能； 岳文春：基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng) 設(shè)計 6 6) 編程、調(diào)試功能。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用 軟件 。串口通信中，為保證通信的正確性、完整性，通常在通信幀的尾部加有校驗(yàn)。 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，選擇 PLC 容量及 I/O 點(diǎn)數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。由開關(guān)接點(diǎn)開、合的不同狀態(tài)改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動作。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關(guān)的指令。 （ 3）利用普通二極管恰當(dāng)?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(qiáng)。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(jī)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(jī)械手動作不符合控制要求。定義數(shù)據(jù)對象的內(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、存盤的時間范圍和保存期限等。 7) 單擊“保存”按鈕。實(shí)時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中 心。 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖 PLC 外部電氣接線圖見附錄 A 中的附圖 3。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)長些。 PLC 的 I/O 分配 根據(jù)機(jī)械手動作的要求及機(jī)械手實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置說明指導(dǎo)，輸入、輸出點(diǎn)的分配如表 35 所 示。 行程開關(guān) 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，可以安裝在相對靜止的物體 (如固定架、門框等，簡稱靜物 )上或者運(yùn)動的物體 (如行車、門等，簡稱動物 )上。對一些過去較為繁瑣的控制可利用 PLC的特點(diǎn)加以簡化，通過內(nèi)部程序簡化外部接線及操作方式。常用的通信方式有 RS23 RS48 RS422 等。在處理突發(fā)問題的時候，上位機(jī)也有著非常大的作用。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。 機(jī)械手控制方式的選定 傳統(tǒng)的設(shè)備自動控制主要由繼電器或分立的電子線路來實(shí)現(xiàn)，這種控制方式投資相對少一些，目前僅在一些舊式的、簡單的工業(yè)設(shè)備中還有一定市場，但這種控制方式卻有以下致命缺陷：僅適合于簡單的邏輯控制；僅適合特殊的工程項(xiàng)目，而沒有通用性；沒有改動和優(yōu)化的可能性。 機(jī)械手控制在國內(nèi)外的研究和發(fā)展概況 機(jī)械手大致經(jīng)歷三代的發(fā)展，第一代機(jī)械手屬于程序控制機(jī)械手，即采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，沒有感覺外 界環(huán)境信息的感覺器官；第二代機(jī)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(jìn)行校正；第三代機(jī)械手正在第一、第二代機(jī)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(jìn)行準(zhǔn)確處理，對自己行為做出自主決策能力的智能化機(jī)械手 [2]。目前機(jī)械手的發(fā)展朝著更加實(shí)用化、智能化以及人性化的方向發(fā)展，因此控制器也是由先前的繼電式發(fā)展到目前使用更多的可編程式。 提交的成果： （ 1）一篇畢業(yè)設(shè)計（論文）正文； （ 2） 設(shè)計部分所需的 插圖和主要源程序； （ 3）一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文； （ 4）主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。不論國際還是國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)都非常重視它的研究應(yīng)用和發(fā)展。 MCGS。總之，機(jī)械手在提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動生活條件，減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的工 業(yè)生產(chǎn)自動化的一個主要手段。通過 PLC 和 MCGS 就能實(shí)現(xiàn) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的動作過程，使機(jī)械手的動作 更加 形象化。PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器 (CPU)、存儲器 (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。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 組 態(tài) 環(huán) 境 ： 組 態(tài) 生 成 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 環(huán) 境 ： 解 釋 執(zhí) 行 組 態(tài) 結(jié) 果 組 態(tài) 結(jié) 果 數(shù) 據(jù) 庫 圖 23 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)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(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個部分組成，如圖 23 所示。當(dāng)夾緊工件后，機(jī)械手上升，碰到上限位開關(guān)后開始右行。疊裝式將整體式和模塊式結(jié)合起來 。 PLC 內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路， PLC 信號輸入有效，工作原理如圖 33 所示。 三菱 PLC 的梯形圖見附錄 A 中的附圖 1； 相對應(yīng)指令表見附錄 A 中的附圖 2。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。 2) 單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，自動生成新建工程，默認(rèn)的工程名為：“新建工程 ”。 3) 選中該數(shù)據(jù)對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的 名稱。 MCGS 組態(tài)軟件采用 Basic 的腳本語言編程，有強(qiáng)大的圖形化流程策略組態(tài)工具，使編程工作降到最少，因而獲得用戶的喜愛 [7]。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電 。 STL 指令（步進(jìn)梯形指令）是三菱廠家設(shè)計的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護(hù)，且代碼較短。 LX19 系列行程開關(guān) ，適用于交流 50Hz，電壓至380V，直流電壓至 220V，約定發(fā)熱電流至 5A 的控制電路中，動作行程 ~ mm，作控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的行程和變換其運(yùn)動方向或速度之用。滯后時間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動作時間。機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖如圖 31 所示。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。毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計周期越短越好，甚至希望是邊設(shè)計、邊安裝、邊調(diào)試以及邊生產(chǎn)的模式，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(shè)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。同時，用 PLC 控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程，增強(qiáng)控制功能 [4]。對于機(jī)械手控制所面臨 問題 的主要包括：針對機(jī)械手不同的運(yùn)轉(zhuǎn) 方式的實(shí)現(xiàn)、機(jī)械手在面對不同問題時能通過實(shí)時控 制功能進(jìn)行改進(jìn)和 根據(jù)軟件做出合理的操作和調(diào)試來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的面向?qū)ο蠡膶?shí)時處理等問題。 岳文春：基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng) 設(shè)計 2 第 1 章 緒論 課題研究目的及意義 機(jī)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。 實(shí)踐證明， PLC 可編程控制器和 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)合有利于 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計、檢測，具有良好的應(yīng)用價值。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機(jī)械手 研究 逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。 通過對 整個 機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計，使機(jī)械手的各項(xiàng)功能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。組態(tài)軟件的種類很多，基于我們所學(xué)習(xí)的以及比較了解的，對于機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計采用 MCGS 組態(tài)軟件來進(jìn)行面向?qū)ο蟮目刂啤? 國內(nèi)方面：目前在一些機(jī)械手種類方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道 、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置，軟件的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。 PLC 具有很多的優(yōu)點(diǎn)。對 PLC 的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從如下幾方面分析： 從影響成本的各個因素綜合考慮 根據(jù)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說，有三種類型分別為：繼電器控制系統(tǒng)；半導(dǎo)體器件控制系統(tǒng)； PLC 控制系統(tǒng)。同時，可作為很好的上位機(jī)設(shè)計， 包括國、內(nèi)外在內(nèi)有很多的種類，無論在專業(yè)性方面還是在 各種主流 工控 設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)的 情況下，它們都有著自個方面的功能。根據(jù)協(xié)議，向 PLC 發(fā)送寄存器的讀寫命令 , 并接收應(yīng)答數(shù)據(jù)。 2） PLC 處理速度原則 PLC 工作時，從輸入信號控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化，一般要在 1～ 2個掃描周期之后才能反映到輸出端，這對于一般工業(yè)控制是允許的。 行程開關(guān)分為直動式、滾動式和微動式三種。 方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 PLC 的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強(qiáng)干擾設(shè)備（如高頻爐、弧焊機(jī)等）分開。機(jī)械手運(yùn)行良好，動作正確、符合控制要求。本系統(tǒng)至少需要 16個變量，見表 41。如圖 44 所示。如圖 41 所示。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。因此，討論 PLC 設(shè)計調(diào)試就具有十分重要的意義。由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機(jī)對 PLC 進(jìn)行監(jiān)控和管理，該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制，且 I/O 點(diǎn)數(shù)不多，僅需 6 個輸入點(diǎn)和 7 個輸出點(diǎn)，考慮留有一 定的裕量。 傳感器與行程開關(guān)的選擇 本設(shè)計在控制機(jī)械手運(yùn)行的過程中，需要有行程開關(guān)來控制機(jī)械手的行程位置，進(jìn)而來控制機(jī)械手的動作。最大限度地滿足被控對象或產(chǎn)生過程的控制要求，同時對 于一些原來在使用繼電接觸器線路很難實(shí)現(xiàn)的要求，使用 PLC 后，將很容易實(shí)現(xiàn)。 通過 MODEM 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集的功能也非常便利。 上位機(jī)組態(tài)軟件的選擇 上位機(jī)是機(jī)械手控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要部分，通過上位機(jī)可以實(shí)時顯示機(jī)械手動作 實(shí)時 情況。系統(tǒng)程序是每一個 PLC 成品必須包括的部分，由 PLC 廠家提供，用于控制 PLC 本身 的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中。 上 位 機(jī)輸 入/輸 出 接 口下 位 機(jī)機(jī) 械 手 圖 21 總體方案圖 機(jī)械手控制方式的選擇 機(jī)械手的選擇 機(jī)械手作為的被控對象，實(shí)現(xiàn)的主要功能包括，上下移動、左右移動、機(jī) 械手的夾緊和 放松功能，故可采用普通的機(jī)械手，它具有 3 個自由度：手臂左右 伸縮、手 臂上下擺動、手指抓握等功能。 根據(jù) PLC 作為控制器，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的整個動作流程。只有這樣我們才能讓理論結(jié)合實(shí)際的前提下，更好的為生活發(fā)展做出貢獻(xiàn)。利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計出上位機(jī)人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對象的連接，實(shí)現(xiàn)動畫連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的實(shí)時監(jiān)控。通過 設(shè)計 和 編 寫 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動運(yùn)行 。從機(jī)械手的出現(xiàn)到現(xiàn)在都是為了減輕人們的勞作強(qiáng)度和加強(qiáng)工作人員的工作效率，這樣就應(yīng)該根據(jù)已有的控制理論和