【文章內容簡介】 搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中的工作。工業(yè)機械手是近似自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。 機械手主要由手部、運動機構和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合 運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數(shù)。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機或 dsp 等微控制芯片構成，通過對其編程實現(xiàn)所要功能。 圖 31 圖 32 硬件設計 輸入 /輸出端子地址分配 代號 名稱 輸入編號 代號 名稱 輸出 SB1 啟動按鈕 X0 KM1 機械手上行 Y002 SB2 停止按鈕 X1 KM2 機械手下行 Y003 SQ1 下限行程 X2 KM3 機械手左行 Y004 SQ2 上限行程 X3 KM4 機械手右行 Y005 SQ3 左限行程 X4 KM5 抓工件 Y006 SQ4 右限行程 X5 KM6 放工件 Y007 PLC 接線圖 系統(tǒng)程序設計 GX Developer 是三菱 PLC 的編程軟件。適用于 Q、 QnU、 QS、 QnA、 AnS、AnA、 FX 等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、 Label語言程序設計，網絡參數(shù)設定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。 GX Developer 的特點 1. 軟件的共通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括運動控制（ SCPU）） ,FX 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP DOS ,FXGP WIN 格式的 文檔。 2. 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠將 Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進行復制，粘貼，并有效利用。 3. 程序的標準化 1 標號編程 用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的號碼而能夠根據(jù)標示制作成標準程序。 用標號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實際的程序來使用。 2 功能塊（以下，略稱作 FB） FB 是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將 其運用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。 3 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 4. 能夠簡單設定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構筑成復雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設定。 5. 能夠用各種方法和可編程控制器 CPU 連接 1 經由串行通訊口 2 經由 USB 3 經由 MELSECNET/10 H 計算機插板 4 經由 MELSECNET Ⅱ 計算機插板 5 經由 CCLink計算機插板 6 經由 Ether 計算機插板 7 經由 CPU 計算機插板 8 經由 AF 計算機插板 6. 豐富的調試功能 1 由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進行調試作業(yè)。 a 沒有必要再和可編程控制器連接。 b 沒有必要制作條使用的順序程序。 2 在幫助中有 CPU 錯誤，特殊繼電器 /特殊寄存器的說明，所以對于在線中發(fā)生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器 /特殊寄存器的內容的情況下提供非常大的便利。 3 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息， 所以數(shù)據(jù)制作的時間能夠大幅度縮短。 規(guī)律可遵循 ,即具有一定的試探性和隨意性 ,最后得到的結果也不是唯一的 ,設計所用的時間、設計的質量與設計者經驗驗多少有關。 ? 經驗設計法對于一些比較簡單的控制系統(tǒng)的設計時比較有效的 ,可以收到快速、簡單的效果。但是 ,由于這種方法主要時依靠設計人員的經驗進行設計 ,所以對設計人員的要求也比較高 ,特別時要求設計者有一定的實踐經驗 ,對工業(yè)控制系統(tǒng)和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。對于比較復雜的系統(tǒng) ,經驗法一般設計周期長 ,不易掌握 ,系統(tǒng)交付使用后 ,維護困難。所以 ,經驗法一般只適合于比較 簡單的或與某些典型系統(tǒng)相類似的控制系統(tǒng)的設計。 2 接觸器 繼電器法 接觸器 繼電器法就是依據(jù)所控制電器的接觸器 繼電器控制線路原理圖，用PLC 對應的符號和功能相當?shù)钠骷?，把原來的接觸器 繼電器系統(tǒng)的控制線路直接翻譯成梯形圖程序的設計方法。接觸器 繼電器法特別適合于初學者編程設計使用，也特別適合對原有舊設備的技術革新和技術改造。 3 順序控制法 順序控制法就是在生產控制過程中，按照生產工藝所要求的動作規(guī)律，在各個輸入控制信號的作用下，根據(jù)所需要的狀態(tài)和時間順序，在生產過程中的各個輸出執(zhí)行機構自動地按照預 先規(guī)定的順序有步驟地進行操作。 ? 順序功能圖法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設計順序功能圖 ,然后再依據(jù)順序功能圖設計順序控制程序。在順序功能圖中 ,在實現(xiàn)轉換時使前級步的活動結束而使后續(xù)步的活動開始 ,步之間沒有重疊。這是系統(tǒng)中大量復雜的連鎖關系在步的轉換中得以解決。而對于每一步的程序段 ,只需處理極其簡單的邏輯關系。因而這種編程方法簡單易學 ,規(guī)律性強。設計出的控制程序結構清晰、可讀性好 ,程序的調試和運行也很方便 ,可以極大地提高工作效率。 4 邏輯設計法 工業(yè)電氣控制線路中 ,有不少都是通過繼電器等電氣元件來實 現(xiàn) ,而繼電器 ,交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即吸合和斷開 ,因此 ,用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設計電氣控制線路時完全可以的 ,PLC 的早期應用就是替代繼電器控制系統(tǒng) ,因此用邏輯設計方法同樣也適用于 PLC 應用程序的設計。當一個邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本運算式表達出來后 ,實現(xiàn)這個邏輯函數(shù)的線路就確定了。當這種方法使用熟練后 ,甚至梯形程序也可以省略 ,可以直接寫出于邏輯函數(shù)和表達式對用的指令語句程序。 ? 用邏輯設計法設計 PLC 應用程序的一般步驟如下 :? 第一步：列出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表 ? 第二步：繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉移圖 。? 第三步：進行系統(tǒng)的邏輯設計 。? 第四步：編寫程序 。? 第五步：對程序檢測、修改和完善。 流程圖 該系統(tǒng)采用順序控制法，在順序功能圖中 ,在實現(xiàn)轉換時使前級步的活動結束而使后續(xù)步的活動開始 ,步之間沒有重疊。這是系統(tǒng)中大量復雜的連鎖關系在步的轉換中得以解決。 梯形圖 用三菱 PLC 的編程 GX Developer 編的梯形圖 語句表 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS（ Monitor and Control Generated System， 通用監(jiān)控系統(tǒng)）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，在自動化領域有著廣泛的應用。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、開放式結構、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能、完善的安全機制、強大的網絡功能、多樣化的報警功能、支持多種硬件設備、方便控制復雜的運 行流程、良好的可維護性和可擴充性、設立對象元件庫組態(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。 MCGS 組態(tài)軟件結構 功能特點 MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，用來幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶的制定方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)用戶設計的目標和功能。組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境的關系如下圖所示： 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)庫和運行策略 五部分組成。如下圖所示 MCGS 的五大組成部分 MCGS 組態(tài)軟件建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，可以完成不同的工作，且具有不同的特性。 （ 1）主控窗口 主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓、運行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動特性等內容，是應用系統(tǒng)的主框架。在主窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，主控窗口負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定啟動的窗口，設定動畫刷新周 期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 （ 2）設備窗口 設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。設備窗口專門用來放置不同類型和功能的設備構件，實現(xiàn)對外部設備的操作和控制。設備窗口通過設備構件吧外部設備的數(shù)據(jù)采集進來，送人實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設備。一個應用系統(tǒng)只有一個設備窗口，運行時，系統(tǒng)自動打開設備窗口來