【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .................................................................................. 13 圖 35 程序流程圖 ........................................................................................................... 14 圖 41 MCGS 工作臺(tái)窗口 ................................................................................................ 16 圖 42 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口 ................................................................................................... 18 圖 43 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口 ................................................................................................... 18 圖 44 數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置窗口 ....................................................................................... 18 圖 45 設(shè)備管理窗口 ....................................................................................................... 19 圖 46 設(shè)備組態(tài)窗口 ....................................................................................................... 20 圖 47 設(shè)備屬性設(shè)置窗口 ............................................................................................... 20 圖 48 工作臺(tái)窗口 ........................................................................................................... 20 圖 49 用戶窗口屬性設(shè)置 ............................................................................................... 21 圖 410 封面窗口 ............................................................................................................. 22 圖 411 對(duì)象元件管理 ..................................................................................................... 22 圖 412 機(jī)械手監(jiān)控畫面 ................................................................................................. 23 圖 413 循環(huán)策略窗口 ..................................................................................................... 23 圖 414 循環(huán)策略窗口 ..................................................................................................... 24 圖 415 指示燈動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ................................................................................. 27 圖 416 啟動(dòng)按鈕動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ............................................................................. 27 圖 417 垂直移動(dòng)量動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ......................................................................... 29 圖 418 水平移動(dòng)量動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ......................................................................... 29 圖 419 工件夾緊標(biāo)志動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ..................................................................... 30 圖 420 工件夾緊標(biāo)志動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 ..................................................................... 31 岳文春：基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) VI 表格清單 表 21 RS232 接口的定義 ................................................................................................. 7 表 35 PLC 的 I/O 分配表 ................................................................................................ 12 表 41 機(jī)械手控制系統(tǒng)變量分配表 ............................................................................... 17 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言 在現(xiàn)代化大生產(chǎn)的時(shí)期，我們無論是工業(yè)制造、軍事、娛樂以及醫(yī)療領(lǐng)域等都離不開機(jī)械手的輔助功能。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)已有的控制理論和控制方法來設(shè)計(jì)出更好的機(jī)械手控制系統(tǒng)。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)。 機(jī)械手控 制系統(tǒng)是基于控制器的發(fā)展和現(xiàn)代上位機(jī)軟件的進(jìn)步，進(jìn)而更好的對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和模擬的。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。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)時(shí)代的引領(lǐng)下各種面向?qū)ο蠡乃枷牒统绦驊?yīng)用而生，這樣就給了機(jī)械手控制采用組態(tài)軟件的面向?qū)ο蠛蛯?shí)時(shí)控制功能，讓整個(gè)系統(tǒng)更加利于工程的順利運(yùn)行以及人為合理的操作。 可編程控制器即簡(jiǎn)稱為“ PLC”，采用一種可編程的存儲(chǔ)器，可根據(jù)其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)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。 組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件，它是指一些采集數(shù)據(jù)和過程控制的專用軟件。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(duì)于機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 MCGS 組態(tài)軟件來進(jìn)行面向?qū)ο蟮目刂啤?MCGS 能使機(jī)械手所要控制的畫面全面而又直接的表現(xiàn)出來，在簡(jiǎn)單明了的組態(tài)過程同時(shí)還讓機(jī)械手的運(yùn)轉(zhuǎn)生動(dòng)如實(shí)。 因此，采用可編程控制器（ PLC）和 MCGS 的結(jié)合再加上傳感器的選型、輸入／輸出接口的選擇，同時(shí)根據(jù)理論的支持和通過模擬實(shí)驗(yàn)的可行性操作，這樣就能 很好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)。 岳文春：基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 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(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展 ， 機(jī)械手 的研究 逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。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)。特別是在高溫、笨重、有毒、危險(xiǎn)、多粉塵、放射性等惡劣的復(fù)雜勞動(dòng)環(huán)境中，基于機(jī)械手顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛重視?？傊?，機(jī)械手在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)生活條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的工 業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)主要手段。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 [1]。 基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 通過 MCGS 組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過程進(jìn)行了動(dòng)畫顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過程更加形象化。 根據(jù) PLC 作為控制器，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的整個(gè)動(dòng)作流程。機(jī)械手的控制和使用方式得到提高的基礎(chǔ)上，也加強(qiáng)了自身的學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)深入認(rèn)識(shí)。 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(duì)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(duì)象物，并具有對(duì)復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理，對(duì)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)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等）、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序 的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等）。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]。 國外方面：近幾年國外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。 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(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)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(dòng)跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來說，我國已經(jīng)具備了獨(dú)立自主研究和發(fā)展中國機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ) [2]。 在機(jī)械手控制發(fā)展的過程中，可以看出都是向 著人性化和簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展。對(duì)于機(jī)械手控制所面臨 問題 的主要包括：針對(duì)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(duì)不同問題時(shí)能通過實(shí)時(shí)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(shí)處理等問題。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 本 課題研究的主要內(nèi)容 本課題主要研究的是基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ，包括硬件和軟件的設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì) 和編寫 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行 。利用組態(tài)軟件 MCGS設(shè)計(jì)出上位機(jī)人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對(duì)象的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過 PLC 和 MCGS 就能實(shí)現(xiàn) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程，使機(jī)械手的動(dòng)作 更加 形象化。 岳文春：基于 MCGS 的機(jī)械手控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 4 第 2 章 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 總體方案的選擇 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括被控對(duì)象機(jī)械手，控制器的選擇和設(shè)計(jì)，上位機(jī)的設(shè)計(jì)和演示。由通信方式和通信協(xié)議來使整個(gè)信號(hào)輸入 /輸出的連接起來， 因此 總體設(shè)計(jì)方案如圖 21 所示。 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(duì)象，實(shí)現(xiàn)的主要功能包括，上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、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(gè)自由度：手臂左右 伸縮、手 臂上下擺動(dòng)、手指抓握等功能。