【導讀】在工業(yè)生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。原理和動作實現(xiàn)過程。利用組態(tài)軟件MCGS設計了機械手模型控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、清晰、準確的機械手運行狀態(tài)，進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。

　　

【正文】 與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 19 編程工作降到最少，令用戶愛不釋手。 MCGS 全中文組態(tài)軟件能支持目前市場上絕大部分硬件，其 網(wǎng)絡版更使“決勝千里之外”成為可能。 MCGS 的數(shù)據(jù)結構 MCGS 數(shù)據(jù)庫管理功能強大，分為數(shù)據(jù)前處理（可以對設備采集進來的數(shù)據(jù)進行多種數(shù)值處理）、數(shù)據(jù)后處理（可通過各種內部函數(shù)、運算符、腳本程序對實時采集的數(shù)據(jù)進行處理）、實時數(shù)據(jù)處理（提供數(shù)據(jù)瀏覽，各種曲線、報表等功能構件，對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行查詢、排序、運算等操作），同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn) ODBC 接口和 OLE實時調用，可以和 SOL、 Server、 Oracle、 Access 等數(shù)據(jù)庫相連，提供多種數(shù)據(jù)轉換方式，每種方法都可以獨立使用或組合 使用。 數(shù)據(jù)瀏覽構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)，實時曲線可以動態(tài)顯示當前的數(shù)據(jù)，并可以設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。 MCGS 的作用 MCGS 全中文組態(tài)軟件是真正的 32 位程序，支持多任務、多線程，提供近百種繪圖工具和基本圖符。使用 ActiveDLL 把設備驅動掛接在系統(tǒng)之中，支持數(shù)據(jù)采集板、智能模塊、智能儀表、 PLC、變頻器、網(wǎng)絡設備，它支持 ActiveX 控件，包括溫控曲線、實時曲線、計劃曲線、歷史曲線、 XY 曲線、實時報表、歷 史報表、單行報表、配方管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計、多媒體輸出等眾多構件。 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。它還具有強大的網(wǎng)絡功能，支持 TCP/IP、 MODEM、 485/422/232 等多種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸方案，提供 4 級安全保密機制。 工程組態(tài)軟件 MCGS 的最大優(yōu)點是組態(tài)方便，它融 會了中外工控組態(tài)軟件的眾多長處，只要是稍具外語常識，即可以方便組態(tài) [18]。 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 20 工程的建立與 變量的定義 工程的建立 1) 首先雙擊桌面 MCGS 組態(tài)環(huán)境圖標，進入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺。 2) 單擊文件菜單中“新建工程”選項，自動生成新建工程，默認的工程名為：“新建工程”。 3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。 4) 在文件名一欄內輸入“機械手控制系統(tǒng)”，點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。如圖43 所示。 圖 43 MCGS 工作臺窗口 在 MCGS 中，變量也叫數(shù)據(jù) 對象。實時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。定義數(shù)據(jù)對象的內容主要包括：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)變量存盤相關的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。 變量的分配 在開始定義之前，我們先對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量。本系統(tǒng)至少需要 16 個變量，見表 41。 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 21 表 41 機械手控制系統(tǒng)變量分配表 變量名 類型 初值 注釋 啟動按鈕 開關型 0 機械手啟動控制信號， X11 輸入， 1 有效 復位按鈕 開關型 0 機械手復位控制信號， X12 輸入， 1 有效 夾緊 開關型 1 機械手動作控制 —— 夾緊，輸出， 0 有效 放松 開關型 1 機械手動作控制 —— 放松，輸出， 0 有效 上升 開關型 1 機械手動作控制 —— 上升，輸出， 0 有效 下降 開關型 1 機械手動作控制 —— 下降，輸出， 0 有效 前伸 開關型 1 機械手動作控制 —— 前伸，輸出， 0 有效 后縮 開關型 1 機械手動作控制 —— 后縮，輸出， 0 有效 X5 開關型 0 X 軸前限位，輸入， 1 有效，停止前伸 X6 開關型 0 X 軸后限 位，輸入， 1 有效，停止后縮 X7 開關型 0 Y 軸上限位，輸入， 1 有效，停止上升 X10 開關型 0 Y 軸下限位，輸入， 1 有效，停止下降 工件夾緊標志 開關型 0 夾緊為 1 初始位置 開關型 1 工件處于初始位置時為 1 垂直移動量 數(shù)值型 0 動畫參數(shù) 水平移動量 數(shù)值型 0 動畫參數(shù) 機械手動作控制信號本身要求高電平，而開關量輸出通道是反相輸出，因此上升等幾個變量需設計為低電平有效，即送“ 0”動作。 變量定義的步驟 1) 單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”選項卡，進入“實時數(shù)據(jù)庫”窗口頁， 如圖 44所示。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。其中一部分為系統(tǒng)內部建立的數(shù)據(jù)對象?，F(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進去。 2) 單擊工作臺右側“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加了一個新的數(shù)據(jù)對象，如圖 45 所示。 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)對象屬性設置” 窗口。 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 22 圖 44 實時數(shù)據(jù)庫窗口 圖 45 實時數(shù)據(jù)庫窗口 圖 46 數(shù)據(jù)對象屬性設置窗口 4) 將“對象名稱”改為：啟動按鈕；“對象初值”改為： 0；“對象類型”選擇：開關湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 23 型；在“對象內容注 釋輸入框”內輸入：機械手啟動信號， X11 輸入， 1 有效。 5) 單擊“確定”。如圖 46 所示。 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) 單擊“保存”按鈕。 設備與變量連接 1) 在工作臺“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。 2) 點擊工具條中的“工具箱” 圖標，打開“設備工具箱”。 3) 單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖 47 所示窗口。 4) 在可選設備列表中，雙擊“通用設備”。 圖 47 設備管理窗口 5) 雙擊“串口通訊父設備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設備圖標。 6) 雙擊串口通訊父設備圖標，將“串口通 訊父設備”添加到 右側 選定設備列表中。 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。 8) 單擊“確認”，并保存。 9) 在工作臺“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。設備被添加到設備組態(tài)窗口中，如圖 48 所示。 10) 雙擊“設備 1[三菱 FX232]”，進入模擬設備屬性設置窗口，如圖 49 所示。 11) 單擊基本屬性頁中的“內部屬性”選項，該項右側會出現(xiàn) 圖標，單擊此按鈕進湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 24 入“內部屬性”設置。將：通道 2 的 最大值分別設置為： 12。 圖 48 設備組態(tài)窗口 圖 49 設備屬性設置窗口 12) 單擊“確認”，完成“內部屬性”設置。 13) 單擊“通道連接”標簽，進入通道連接設置。依次進入通道連接，直至通道全部連接完成。進入“設備調試”屬性頁，即可看到通道值中數(shù)據(jù)在變化。單擊“保存”按鈕。至此設備與變量（數(shù)據(jù)對象）的連接完成。 圖 410 工作臺窗口 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 25 工程畫面的創(chuàng)建 1) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0”、“窗口 1”。如圖 410所示。 2) 選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性” ，進入“用戶窗口屬性設置”。 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”。這時“封面窗口”底色變?yōu)樗{色。如圖 411 所示。 4) 選中“窗口 1”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。 5) 將窗口名稱改為： 機械手監(jiān)控畫面；窗口標題改為：機械手監(jiān)控畫面。 窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。 6) 在“用戶窗口”中，選中“封面窗口”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為 啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。對“機械手監(jiān)控畫面”進行同樣的設置。 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。 2) 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱。 3) 選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，鼠標的光標呈“十字”形，在窗口頂端中心湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 26 位置拖拽鼠標，根據(jù)需要拉出一個一定大小的矩形。 4) 在光標閃爍位置輸入文字“歡迎進入 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)”，按回車鍵或在窗口的任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。 圖 412 封面窗口 5) 選 中文字框，作如下設置。 6) 點擊“填充色”按鈕，設定文字框的背景顏色為：沒有填充。 7) 點擊“線色”按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。 8) 點擊“字符字體”按鈕，設置文字字體為：行楷；字型為：粗斜體；大小為： 48。 9) 點擊“字符顏色”按鈕，將文字顏色設為：“紅色”。單擊“保存”， “封面窗口”畫面編輯完畢。如圖 412 所示。 圖 413 對象元件管理 10) 選中“機械手監(jiān)控畫面”的窗口標題，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，對“機械手監(jiān)控畫面” 進行相同的操作。單擊繪圖工具箱中的“插入元件”圖標，湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 27 彈出“對象元件管理 ”對話框，單擊“其他”文件夾，選中“機械手”元件，按“確定”按鈕把“機械手”元件添加到動畫組態(tài)中?！皩ο笤芾怼比鐖D 413所示。 在圖 412 中，機械手的“封面窗口”中使用到了“進入”和“退出”按鈕?！斑M入” 按鈕是用來進入 MCGS 運行環(huán)境中“機械手監(jiān)控畫面”的，“退出”按鈕則是用來退出運行環(huán)境的?！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。運行時，指示燈隨機械手動作變化做相應指示。 圖 414 機械手監(jiān)控畫面 運行策略的建立 及腳本程序的編寫 運行策略的建立 進入“運行策略”窗口中，雙擊進入“循環(huán)策略”窗口，如圖 415 所示。 圖 415 循環(huán)策略窗口 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本科畢業(yè)設計 28 右鍵單擊點擊工具條，選中 “新增策略行”，增加一策略行。單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構件。如圖416 所示。 圖 416 循環(huán)策略窗口 機械手自動控制的腳本程序的編寫。 雙擊“腳本程序”工具條進入腳本程序編輯環(huán)境，編輯腳本程序。 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 湖南文理學院電氣與信息工程學院 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 湖南文理學院電氣與信息工程學院 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 E