【導(dǎo)讀】當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人類活動給世界帶來了巨大的改變。機械手在不同的作業(yè)場合，尤其是在特殊的環(huán)境背景下，為人類活動的順利快。速進行帶來了極大的方便和益處，尤為明顯的是在工業(yè)及軍事領(lǐng)域內(nèi)。生產(chǎn)活動，存在著很多不便于人類操縱的環(huán)節(jié)，特別是在工作環(huán)境較危險的情況下，如果使用具有遠程控制功能的機械手，則可以增加系統(tǒng)的安全性，大大的節(jié)約損耗，可見，在自動化、工業(yè)化進程中，在特殊背景環(huán)境中使用機械手已成為一?？刂葡到y(tǒng)的工作原理和動作實現(xiàn)過程。還研究了MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用組態(tài)軟件MCGS設(shè)計了機械手模型控。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】 27 圖 33 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(gòu)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(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。 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，見下表。 變量名 類型 初值 注釋 啟動按鈕 開關(guān)型 0 機械手啟動控制信號 X0 輸入 1 有效 停止按鈕 開關(guān)型 0 機械手復(fù)位控制信號 X1 輸入 1 有效 上限開關(guān) 開關(guān)型 0 機械手動作控制 輸入 1 有效 下限開關(guān) 開關(guān)型 0 機械手動作控制 輸入 1 有效 左限開關(guān) 開關(guān)型 0 機械手動作控制 輸入 1 有效 右限開關(guān) 開關(guān)型 0 機械手動作控制 輸入 1 有效 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 34所示。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 28 其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)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(cè)“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 35 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(shè)置” 窗口。 圖 34 實時數(shù)據(jù)庫窗口 圖 35 實時數(shù)據(jù)庫窗口 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 36 數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)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(guān)型；在“對象內(nèi) 容注釋輸入框”內(nèi)輸入：機械手啟動信號， X11 輸入，1有效。 5) 單擊“確定”。如圖 36 所示。 6) 按照步驟 2~5，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。 7) 單擊“保存”按鈕。 動畫連接 指示燈的動畫連接 1) 雙擊啟動指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。 2) 單擊“動畫連接”選項卡，進入該頁 。 圖 37 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 3) 單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“ ”按鈕。 4) 單擊“ ”按鈕，彈出“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。單擊“屬性設(shè)置”選項卡，進入該頁，如圖 47所示。 5) 選中“可見度”選項卡，其他項不選。 6) 單擊 “可見度”選項卡進入該頁，如圖 48 所示 。 圖 38 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 7) 在“表達式”一欄，單擊“？”按鈕，彈出當(dāng)前用戶定義的所有數(shù)據(jù)對象列表，雙擊“啟動按鈕”。 8) 在“當(dāng)表達式非零時”一欄，選擇“對應(yīng)圖符可見”。 9) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“可見度”設(shè)置頁。 10) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動指示燈的動畫連接。 11) 單擊“保存”按鈕。 12) 依次對其他指示燈進行設(shè)置，依照步驟 1） ~11） 。 經(jīng)過這樣的連接，當(dāng)按下機械手或畫面上的啟動按鈕后，不但相應(yīng)變量的值會改變，相應(yīng)指示燈也會出現(xiàn)亮滅的改 變。 機械手的動畫連接 垂直移動動畫連接： 1) 在“實時數(shù)據(jù)庫”中增加一個新變量“垂直移動量”，初值： 0，類型：數(shù)值型。 2) 單擊“查看”菜單，選擇“狀態(tài)條”，在屏幕下方出現(xiàn)狀態(tài)條。狀態(tài)條左側(cè)文字代表當(dāng)前操作狀態(tài)，右側(cè)顯示被選中對象的坐標(biāo)和大小。 3) 估計總垂直移動距離：在上工件底邊與下工件底邊之間畫一條直線，根據(jù)狀態(tài)條大小指示可知直線長度即總垂直移動距離，垂直移動距離湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 31 為 104。 4) 在腳本程序的開始處增加“動畫控制”語句： IF 下移 =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 變化率 =1 個相素 /每次，即每執(zhí)行一次腳本程序，垂直移動量加 1 或減 1，當(dāng)然變化率也可以選大些或小些。 5) 計算垂直移動一次腳本程序執(zhí)行次數(shù)：次數(shù) =下移時間（上升時間） /循環(huán)策略執(zhí)行間隔 =5s/200ms=25 次。 6) 計算：垂直移動量的最大值 =循環(huán)次數(shù) * 變化率 =25*1=25。 7) 在機械手監(jiān)控畫面中選中并雙擊上工件，彈出“屬性設(shè)置”窗口。 8) 在“位置動畫連接”一欄中選中“垂直移動”，單擊“垂直移動”選項卡，進入該頁。 9) 按照圖 49 所示在“表達式”一欄填入：垂直移動量。在垂直 移動連接欄填入各項參數(shù)。單擊“確認(rèn)”按鈕，存盤。 10) 進入運行環(huán)境，單擊“啟動”按鈕，觀察動作。 圖 39 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 水平移動動畫連接： 1) 水平移動總距離的測量：在工件初始位置和移動目的地之間畫一條直線，記下狀態(tài)條大小指示，此參數(shù)即為總水平移動距離。移動距離為 180. 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 32 2) 在數(shù)據(jù)庫中增加一個變量：水平移動量，數(shù)值型，初值為 0。 圖 310 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 3) 腳本程序中增加以下代碼： 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 4) 腳本程序執(zhí)行次數(shù)＝后縮時間（前伸時間）／循環(huán)策略執(zhí)行時間=10s/200s=50 次。 5) 計算：水平移動量的最大值 =循環(huán)次數(shù) *變化率 =50*1=50，即當(dāng)水平移動量＝ 50時，水平移動距離為 180。 6) 如圖 421 所示對右滑桿、機械手、上工件、氣夾分別進行水平動畫連接。 參數(shù)設(shè)置的意思是：當(dāng)水平移動量 =0 時，向右移動距離為 0；當(dāng)水平移動量＝ 50 時，向右移動距離為 180。 7) 進入運行環(huán)境調(diào)試。 工件移動動畫的實現(xiàn)： 1) 在實時數(shù)據(jù)庫中填加一個變量：工件夾緊標(biāo)志，初值： 0， 類型：開關(guān)。 2) 在腳本程序中加入兩條語句： IF 夾緊 =1 THEN 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 33 工件夾緊標(biāo)志 =1 ‘ 處于夾緊狀態(tài) ENDIF IF 放松 =1 THEN 工件夾緊標(biāo)志 =10 ‘ 處于放松狀態(tài) ENDIF 圖 311 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 3) 選中下工件，在“屬性設(shè)置”頁中選擇可見度。 4) 進入“可見度”頁，在表達式一欄填入：工件夾緊標(biāo)志；當(dāng)表達式非零時，選擇：對應(yīng)圖符不可見。意思是：當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝ 1時，下工件不可見；當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝ 0時，下工件可見。如圖 421所示。 5) 選中并雙擊上工件，將其可見度屬性設(shè)置為與 下工件相反，即當(dāng)工件夾緊標(biāo)志非零時，對應(yīng)圖符可見。如圖 422 所示。 圖 312 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 5）依照步驟 3)~5)對氣夾進行設(shè)置。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 34 6）存盤，進入運行環(huán)境調(diào)試。 7）刪去畫面中不需要的圖符。 調(diào)試 保存所有組態(tài)設(shè)置，然后關(guān)閉組態(tài)監(jiān)控程序。將 PLC 程序下傳到 PLC裝置中并讓其運行，切換到離線狀態(tài)，然后啟動 MCGS，進入組態(tài)工程運行界面。在運行中通過對按鈕的操作可檢測所編程序的正確與否。經(jīng)過運行測試，該組態(tài)監(jiān)控軟件可對機械手控制系統(tǒng)的動作過程進行有效監(jiān)控， PLC 程序達到了控制要求。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 35 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計總結(jié) 系統(tǒng)調(diào)試 （ 1）硬件檢測調(diào)試 從硬件方面檢查系統(tǒng)的各個方面，保證系統(tǒng)的硬件接線正確 （ 2）機械手控制程序的調(diào)試 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入出現(xiàn)錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通 /斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的法官二極管來顯示，一般不用接 PLC實際的負(fù)載?？梢愿鶕?jù)功能表，在適合的時候用開關(guān)或按鈕來模擬實 際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件是現(xiàn)實時，是否發(fā)生的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級初步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬剑约案鞑奖或?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。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。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，機械手動作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱 資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 36 結(jié) 論 在本次課題設(shè)計中，機械手模型控制系統(tǒng)采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，使用 PLC進行控制可方便更改生產(chǎn)流程，增強控制功能。通過本次 設(shè)計 ， 可 以 根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)機械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機械手控制系統(tǒng) 具有 了 很大的靈活性和可操作性 。 利用組態(tài)軟件 MCGS 對機械手控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，可 以以最少的人員配置來加強對機械手的管理，提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機械手運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。 MCGS 是一種比較新穎的軟件，將 MCGS 應(yīng)用于機械手的自動控制對我來說是一次新的體驗。 本文中介紹的機械手模型控制系統(tǒng)對于教學(xué)有很好的輔助作用。機械手控制技術(shù)是一項綜合型的技術(shù)，機械手控制系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的隨機系統(tǒng)，本次設(shè)計的機械手模型控制系統(tǒng)與真正的機械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。由于對組態(tài)軟件 MCGS 掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。另外，本文中的機械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進和加強。 湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 參考文獻 [1] 趙金榮 ,葉真編 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 ,上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 ,2020 [2] 董儒胥主編 . 電工電子選訓(xùn)教程，上海交通大學(xué)出版社， 2020 [3] 王兆義主編 . 可編程序控制器教程 ，機械工業(yè)出版社， 2020 [4] 鐘肇新， 彭侃編 . 華南理工大學(xué)出版社， 2020 [5] 王永華主編 . 現(xiàn)代電氣及可編程技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社 [6] 湯以范主編 . 電氣與可編程序控制器技 術(shù)，機械工業(yè)出版社， 2020 [7] 苗常初編 . PLC編程及應(yīng)用，機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 廖常初 . PLC編程及應(yīng)用機械工業(yè)出版社 ， 1999 [9] 賀哲榮 石帥軍 .流行 PLC實用程序及設(shè)計（三菱 FX2系列） ,西安科技大學(xué)出版社， 2020 [10] 袁秀英 石梅香主編 .計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試 — 組態(tài)控制技術(shù)（第二版） ,電子工業(yè)出版社， 2020 [11] 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司． MCGS 用戶指 [12] 張偉林主編 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用，人民郵電出版社， 2020 [13] 朱紹祥 . 可編程序控制器 (PC)原理與應(yīng)用 ， 上海交大出版社 ,2020 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 38 致 謝 光陰似箭，日月如梭，時間過得很快，大學(xué)時光即將結(jié)束，轉(zhuǎn)眼間就要畢業(yè)了。大學(xué)最后一個學(xué)期有一個任務(wù)就是做畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)所學(xué)知識的總結(jié)升華，同時也是對我們的一次檢測 。 這次我們的組的課題是基于 MCGS 和 PLC的機械手控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計，主要運用我們所學(xué)的知識 PLC 和 MCGS 組態(tài)軟件來完成這次畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計的過程中從最初的設(shè)計，到程序設(shè)計、 MCGS 組態(tài)軟件，到最后的論文寫作都得 到了我們老師郭艷杰老師的精心指導(dǎo)和熱情地幫助，在論文完成之際，向老師表示衷心地感謝 k 在我做設(shè)計的過程中，我的各位老