【正文】 畢業(yè)設計是對我們大學所學知識的總結升華，同時也是對我們的一次檢測。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用到監(jiān)控系統(tǒng)中。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。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。對于順序控制程序，調試程序的主要任務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?，以及各步被驅動的負載是否發(fā)生相應的變化。經過運行測試，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。7）刪去畫面中不需要的圖符。5) 選中并雙擊上工件，將其可見度屬性設置為與下工件相反，即當工件夾緊標志非零時，對應圖符可見。2) 在腳本程序中加入兩條語句：IF 夾緊=1 THEN工件夾緊標志=1 ‘處于夾緊狀態(tài)ENDIFIF 放松=1 THEN工件夾緊標志=10 ‘處于放松狀態(tài)ENDIF 圖311 動畫組態(tài)屬性設置3) 選中下工件，在“屬性設置”頁中選擇可見度。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。圖39 動畫組態(tài)屬性設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。9) 按照圖49所示在“表達式”一欄填入：垂直移動量。6) 計算：垂直移動量的最大值=循環(huán)次數(shù)*狀態(tài)條左側文字代表當前操作狀態(tài)，右側顯示被選中對象的坐標和大小。12) 依次對其他指示燈進行設置，依照步驟1）~11）。8) 在“當表達式非零時”一欄，選擇“對應圖符可見”。單擊“屬性設置”選項卡，進入該頁，如圖47所示。 動畫連接指示燈的動畫連接1) 雙擊啟動指示燈，彈出“單元屬性設置”窗口。5) 單擊“確定”。現(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進去。本系統(tǒng)至少需要16個變量，見下表。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。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。組態(tài)工作將會變得更加簡單、方便。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率；同時，也使其他應用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫中存盤數(shù)據(jù)。三種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設備驅動、動畫構件和流程控制）的所有工作。用戶在設備工具箱中可方便選擇各種設備。（8）實時數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便 MCGS由主窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分構成，其中實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。（6）強大的網絡功能 MCGS支持TCP/IP、MODEN、RS458/RS422/RS232等多種網絡體系結構；使用MCGS網絡版組態(tài)軟件，可以在整個企業(yè)范圍內，用IE瀏覽器方便的瀏覽到實時和歷史的監(jiān)控信息，實現(xiàn)設備管理和企業(yè)管理的集成。MCGS還支持多媒體功能，使能夠開發(fā)出集圖像、聲音、動畫為一體的漂亮、生動的工程畫面。用戶可以使用系統(tǒng)的默認構架，也可以根據(jù)自己的需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類型和風格的圖形界面，包括DOS風格和標準Windows風格的圖形界面并且?guī)в袆赢嬓Ч墓ぞ邨l和狀態(tài)條等。運行策略本身是系統(tǒng)提供的一個框架，里面放置有策略條件構件和由策略構件組成的策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件操作實時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關閉并確定設備構件的工作狀態(tài)等，從而實現(xiàn)對外部設備工作過程的精確控制。實時數(shù)據(jù)庫采用面向對象的技術，不僅僅為其他部分提供服務，還為系統(tǒng)各個功能部件提供數(shù)據(jù)共享。MCGS用實時數(shù)據(jù)來管理所有的實時數(shù)據(jù)。允許多個用戶窗口同時處于打開狀態(tài)，其位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設置。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設計制作圖形畫面和定義動畫顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。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。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。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。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。第五步：對程序檢測、修改和完善。第三步：進行系統(tǒng)的邏輯設計。用邏輯設計法設計PLC應用程序的一般步驟如下: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。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。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。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。這種設計方法沒有一個普遍的規(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。 (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。 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Ethernet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)。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。 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。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。系統(tǒng)組態(tài)軟件設計成一個機械手畫面，通過動畫連接和腳本程序。此外，還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機聯(lián)用，逐步成為機械制造系統(tǒng)中的一個基本單第三章 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)方案分析設計利用MCGS組態(tài)軟件設計一機械手組態(tài)控制系統(tǒng)，機械手可以上下、左右移動；利用上下、左右限位開關控制機械手啟停；機械手從原點開始，按以下動作進行：原點—啟動—下行（到下限位停）—抓工件—上行（到上限位停）—右行（到右限位停）—下行（到下限位停）—放工具—上行（到上限位停）—左行（到左限位停）。這樣可以避免一些人不能接觸的東西對人體的傷害，如：冶金，化工，醫(yī)藥，航天等。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生產工藝要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機具進行焊接和裝配?？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。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度?！C械手主要由手部、運動機構和控制系統(tǒng)三大部分組成。機器手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動化控制技術、傳感技術和計算機技術的科學領域，是一門跨學科綜合性技術。 機械手 機械手概述工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。當指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應元件（軟繼電器）的當前狀態(tài)。圖22（三菱FX2N系列PLC實物圖）工作過程 （1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應的輸入映像寄存器中。特殊功能板用于通信、連接和模擬量設定等，特殊模塊主要有模擬量輸入輸出、高速計數(shù)、脈沖輸出、接口等模塊，特殊單元用于定位脈沖輸出?；締卧蓛炔侩娫?、內部輸入輸出、內部CPU和內部存儲器組成，只有基本單元可以單獨使用，當輸入輸出點數(shù)不足時可以進行擴展。因此，PLC具有極強的適用性，能夠很好地滿足各類型控制的需要，是目前工廠中應用最廣的自動化設備。PLC的輸入/輸出可以直接與交流220V、直流24V等強電相連，并有較強的帶負載能力。與繼電器接觸裝置和通用計算機相比，PLC更能試用工業(yè)現(xiàn)場較為惡劣的生產環(huán)境?！?A,負載電源由外部現(xiàn)場提供。各I/O點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管（LED）顯示，PLC與外部接線的連接一般用接線端子，某些模塊使用可以拆卸的插座型端子板，不需斷開端子板上的連接線，就可以迅速的更換模塊。（1）.隨機存取存儲器（RAM）用戶可以用編程裝置讀出RAM中的內容，也可以將用戶程序寫入RAM，因此RAM又叫讀/寫存儲器。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能塊，對硬件配置的選擇余地較大，維修時更換模塊也很方便。整體式又叫做單元式或機箱式，它的體積小、價格低，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，當然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運動控制的特殊功能與模塊，使PLC的應用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領域。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。PLC的應用范圍開始向順序控制的全部領域擴展。PLC的原理、結構、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應用領域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機床、生產線擴展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網通信等功能的名符其實的多功能控制器。從此這項技術迅速發(fā)展起來。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復雜、不易更改，對生產工藝變化的適應性差。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。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擴展單元和其他外圍設備組成。這一方針是我國半個世紀科技發(fā)展實踐經驗的概括總結，是面想未來，實現(xiàn)中華民族偉大復興的重要抉擇。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時代發(fā)展的需要。本次課題主要是應用三菱公司FX2N系列PLC，對機械手的上下、左右以及抓取運動進行控制。工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新的技術，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產自動化實踐相結合的產物，并以現(xiàn)