【正文】 這次我們的組的課題是基于 MCGS 和 PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用我們所學(xué)的知識(shí) PLC 和 MCGS 組態(tài)軟件來(lái)完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中從最初的設(shè)計(jì)，到程序設(shè)計(jì)、 MCGS 組態(tài)軟件，到最后的論文寫(xiě)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(jì)的過(guò)程中，我的各位老師和同學(xué)給我提供了很多幫助和支持，在此表示特別的感謝！ 學(xué)生簽名： 日期： 39 附 錄 1 FX2N 基本指令 （ 1）觸電連接指令 符 號(hào) 名 稱 功 能 觸點(diǎn)類(lèi)型，用法 電路表示和目標(biāo)文件 程序步長(zhǎng) LD 取 常開(kāi)，接左母線或分支回路起始處用 1 步 LDI 取反 常閉，接左母線或分支回路起始處用 1 步 AND 與 常開(kāi)，觸點(diǎn)串聯(lián) 1 步 ANI 與非 常閉，觸點(diǎn)串聯(lián) 1 步 OR 或 常開(kāi)，觸點(diǎn)并聯(lián) 1 步 ORI 或非 常閉，觸點(diǎn)并聯(lián) 1 步 ORB 電路塊或 串聯(lián)電路塊（組）的并聯(lián) 1 步 ANB 電路塊與 并聯(lián)電路塊（組）的串聯(lián) 1 步 40 (2)輸出指令 符 號(hào) 名 稱 功能 電路表示和目標(biāo)文件 程序步長(zhǎng) OUT 線圈驅(qū)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 步， S. 特殊 M2步。大學(xué)最后一個(gè)學(xué)期有一個(gè)任務(wù)就是做畢業(yè)設(shè)計(jì)。另外，本文中的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。機(jī)械手控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的技術(shù)，機(jī)械手控制系統(tǒng)又是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)與真正的機(jī)械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。 MCGS 是一種比較新穎的軟件，將 MCGS 應(yīng)用于機(jī)械手的自動(dòng)控制對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次新的體驗(yàn)。通過(guò)本次 設(shè)計(jì) ， 可 以 根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機(jī)械手控制系統(tǒng) 具有 了 很大的靈活性和可操作性 。 36 結(jié) 論 在本次課題設(shè)計(jì)中，機(jī)械手模型控制系統(tǒng)采用 PLC 進(jìn)行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減少了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的 可靠性。經(jīng)過(guò)不斷查閱資料，研究、改進(jìn)，最終程序調(diào)試成功。在程序調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，但最終都一一解決了。可以根據(jù)功能表，在適合的時(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。 35 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計(jì)總結(jié) 系統(tǒng)調(diào)試 （ 1）硬件檢測(cè)調(diào)試 從硬件方面檢查系統(tǒng)的各個(gè)方面，保證系統(tǒng)的硬件接線正確 （ 2）機(jī)械手控制程序的調(diào)試 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計(jì)好的 程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入出現(xiàn)錯(cuò)誤。在運(yùn)行中通過(guò)對(duì)按鈕的操作可檢測(cè)所編程序的正確與否。 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。 34 6）存盤(pán)，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境調(diào)試。如圖 422 所示。如圖 421所示。 4) 進(jìn)入“可見(jiàn)度”頁(yè)，在表達(dá)式一欄填入：工件夾緊標(biāo)志；當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)，選擇：對(duì)應(yīng)圖符不可見(jiàn)。 工件移動(dòng)動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)： 1) 在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中填加一個(gè)變量：工件夾緊標(biāo)志，初值： 0，類(lèi)型：開(kāi)關(guān)。 參數(shù)設(shè)置的意思是：當(dāng)水平移動(dòng)量 =0 時(shí)，向右移動(dòng)距離為 0；當(dāng)水平移動(dòng)量＝ 50 時(shí)，向右移動(dòng)距離為 180。 5) 計(jì)算：水平移動(dòng)量的最大值 =循環(huán)次數(shù) *變化率 =50*1=50，即當(dāng)水平移動(dòng)量＝ 50時(shí)，水平移動(dòng)距離為 180。移動(dòng)距離為 180. 32 2) 在數(shù)據(jù)庫(kù)中增加一個(gè)變量：水平移動(dòng)量，數(shù)值型，初值為 0。 10) 進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，單擊“啟動(dòng)”按鈕，觀察動(dòng)作。在垂直移動(dòng)連接欄填入各項(xiàng)參數(shù)。 8) 在“位置動(dòng)畫(huà)連接”一欄中選中“垂直移動(dòng)”，單擊“垂直移動(dòng)”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)。 6) 計(jì)算：垂直移動(dòng)量的最大值 =循環(huán)次數(shù) * 變化率 =25*1=25。 4) 在腳本程序的開(kāi)始處增加“動(dòng)畫(huà)控制”語(yǔ)句： IF 下移 =0 THEN 垂直移動(dòng)量 =垂直移動(dòng)量 +1 ENDIF IF 上升 =0 THEN 垂直移動(dòng)量 =垂直移動(dòng)量 1 ENDIF 變化率 =1 個(gè)相素 /每次，即每執(zhí)行一次腳本程序，垂直移動(dòng)量加 1 或減 1，當(dāng)然變化率也可以選大些或小些。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(duì)象的坐標(biāo)和大小。 機(jī)械手的動(dòng)畫(huà)連接 垂直移動(dòng)動(dòng)畫(huà)連接： 1) 在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”中增加一個(gè)新變量“垂直移動(dòng)量”，初值： 0，類(lèi)型：數(shù)值型。 12) 依次對(duì)其他指示燈進(jìn)行設(shè)置，依照步驟 1） ~11） 。 10) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動(dòng)指示燈的動(dòng)畫(huà)連接。 8) 在“當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)”一欄，選擇“對(duì)應(yīng)圖符可見(jiàn)”。 6) 單擊“可見(jiàn)度”選項(xiàng)卡進(jìn)入該頁(yè)，如圖 48 所示 。單擊“屬性設(shè)置”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)，如圖 47所示。 圖 37 動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置 30 3) 單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“ ”按鈕。 動(dòng)畫(huà)連接 指示燈的動(dòng)畫(huà)連接 1) 雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。 6) 按照步驟 2~5，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對(duì)象。 5) 單擊“確定”。 3) 選中該數(shù)據(jù) 對(duì)象，按“對(duì)象屬性”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置” 窗口。現(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象添加進(jìn)去。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對(duì)象”的名稱。本系統(tǒng)至少需要 16 個(gè)變量，見(jiàn)下表。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中 心。如圖所 33 示。 3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。 工程的建立和變量的定義 1) 首先雙擊桌面 MCGS 組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺(tái)。組態(tài)工作將會(huì)變得更加簡(jiǎn)單、方便。組態(tài)時(shí)，可把制作好的數(shù)據(jù)對(duì)象（包括圖形對(duì)像、窗口對(duì)象 、策略對(duì)象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫(kù)中，同樣也可把元件庫(kù)的各種對(duì)象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)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(yùn)行效率；同時(shí)，也使其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫(kù)中存盤(pán)數(shù)據(jù)。 （ 12）用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高 MCGS 中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理。三種基本類(lèi)型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫(huà) 26 構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和流程控制）的所有工作。 （ 10）控制方便復(fù)雜的運(yùn)行流程 MCGS 開(kāi)辟了“運(yùn)行策略窗”口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡(jiǎn)單的類(lèi) Basic 語(yǔ)言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和 順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開(kāi)或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由，準(zhǔn)確地控制運(yùn)行流程，同時(shí)也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。用戶在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部分都通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換，形成互相關(guān)連的整體。 （ 8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分步組態(tài)提供極大方便 MCGS 由主窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性構(gòu)件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。不僅方便用戶進(jìn)行警報(bào)設(shè)置，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示、打印警報(bào)信息的功能。 （ 6）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能 MCGS 支持 TCP/IP、 MODEN、 RS458/RS422/RS232 等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；使用 MCGS 網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，用 IE瀏覽器方便的瀏覽到實(shí)時(shí)和歷史的監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。 （ 5）完善的安全機(jī)制 25 MCGS 提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別的用戶設(shè)定了不同的權(quán)限。 MCGS 還支持多媒體功能，使能夠開(kāi)發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)為一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫(huà)面。 （ 3）豐富、生動(dòng)的多媒體畫(huà)面 MCGS 以圖像、圖符報(bào)表和曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息；通過(guò)對(duì)圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的 移動(dòng)反轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對(duì)象上定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果。用戶可以使用系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)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(lèi)型和風(fēng)格的圖形界面，包括 DOS風(fēng)格和標(biāo)準(zhǔn) Windows 風(fēng)格的圖形 界面并且?guī)в袆?dòng)畫(huà)效果的工具條和狀態(tài)條等。啟動(dòng)策略在應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)調(diào)用，退 出策略在應(yīng)用系統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)調(diào)用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)循環(huán)調(diào)用，用戶策略供系統(tǒng)中的其他部件調(diào)用。 運(yùn)行策略本身是系統(tǒng)提供的一個(gè)框架，里面放置有策略條件構(gòu)件和由策略構(gòu)件組成的策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制用戶窗口的打開(kāi)、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備工作過(guò)程的精確控制。本窗口主要完成對(duì)工程運(yùn)行流程的控制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，不僅僅為其他部分提供服務(wù)，還為系統(tǒng)各個(gè)功能部件提供數(shù)據(jù)共享。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）以及對(duì)該變量的操作方法（設(shè)置報(bào)警性、報(bào)警處理、存盤(pán)處理等）。 MCGS 用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)管理所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。它將 MCGS 工程各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。允許多個(gè)用戶窗口同時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)，其位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設(shè)置。 組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可以定義 512 個(gè)。圖元和圖符對(duì)象為用戶提供了一套完善的設(shè)計(jì)制作圖形畫(huà)面和定義動(dòng)畫(huà)顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。 （ 3）用戶窗口 用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件吧外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。 （ 2）設(shè)備窗口 設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在主窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。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(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成， 每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，可以完成不同的工作，且具有不同的特性。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶的制定方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)用戶設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 功能特點(diǎn) MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化 領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這是系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。 第五步：對(duì)程序檢測(cè)、修改和完善。 第三步：進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì) 。當(dāng)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(xiě)出于邏輯函數(shù)和表 16 達(dá)式對(duì)用的指令語(yǔ)句程序。 4 邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中 ,有不少都是通過(guò)繼電器等電氣元件來(lái)實(shí)現(xiàn) ,而繼電器 ,交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即吸合和斷開(kāi) ,因此 ,用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路時(shí)完全可以的 ,PLC 的早期應(yīng)用就是替代繼電器控制系統(tǒng) ,因此用邏輯設(shè)計(jì)方法同樣也適用于 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。因而這種編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) ,規(guī)律 性強(qiáng)。這是系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。 順序功能圖法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖 ,然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。接觸器 繼電器法特別適合于