【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，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，我的各位老師和同學(xué)給我提供了很多幫助和。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。另外，本文中的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。機(jī)械手控制技術(shù)是一項綜合型的技術(shù)，機(jī)械手控制系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)，本次設(shè)計的機(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)械手的自動控制對我來說是一次新的體驗。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(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 。 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(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。經(jīng)過不斷查閱 資料，研究、改進(jìn)，最終程序調(diào)試成功。在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了?？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。 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(jī)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。在運行中通過對按鈕的操作可檢測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。 湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 6）存盤，進(jìn)入運行環(huán)境調(diào)試。如圖 422 所示。如圖 421所示。 4) 進(jìn)入“可見度”頁，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，選擇：對應(yīng)圖符不可見。 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)。 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。 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。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。 10) 進(jìn)入運行環(huán)境，單擊“啟動”按鈕，觀察動作。在垂直 移動連接欄填入各項參數(shù)。 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(jìn)入該頁。 6) 計算：垂直移動量的最大值 =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。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。 機(jī)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。 12) 依次對其他指示燈進(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)束啟動指示燈的動畫連接。 8) 在“當(dāng)表達(dá)式非零時”一欄，選擇“對應(yīng)圖符可見”。 6) 單擊 “可見度”選項卡進(jìn)入該頁，如圖 48 所示 。單擊“屬性設(shè)置”選項卡，進(jìn)入該頁，如圖 47所示。 圖 37 動畫組態(tài)屬性設(shè)置 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 30 3) 單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“ ”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。 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。 5) 單擊“確定”。 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。現(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進(jìn)去。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。本系統(tǒng)至少需要 16 個變量，見下表。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。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。如圖所 33 示。 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。 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。組態(tài)工作將會變得更加簡單、方便。組態(tài)時，可把制作好的數(shù)據(jù)對象（包括圖形對像、窗口對象、策略對象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫中，同樣也可把元件庫的各種對象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。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(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫中存盤數(shù)據(jù)。 （ 12）用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高 MCGS 中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理。三種基本類型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動畫湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 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、動畫構(gòu)件和流程控制）的所有工作。 （ 10）控制方便復(fù)雜的運行流程 MCGS 開辟了“運行策略窗”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單的類 Basic 語言構(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，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實時數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)自由，準(zhǔn)確地控制運行流程，同時也可以由用戶創(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，每個部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運行過程中，各個部分都通過實時數(shù)據(jù)庫交換，形成互相關(guān)連的整體。 （ 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(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分構(gòu)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(gòu)件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系 統(tǒng)的核心。不僅方便用戶進(jìn)行警報設(shè)置，并且實現(xiàn)了系統(tǒng)實時顯示、打印警報信息的功能。 （ 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，可以在整個企業(yè)范圍內(nèi)，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(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。 （ 5）完善的安全機(jī)制 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 25 MCGS 提供了良好的安全機(jī)制，為多個不同級別的用戶設(shè)定了不同的權(quán)限。 MCGS 還支持多媒體功能，使能夠開發(fā)出集圖像、聲音、動畫為一體的漂亮、生動的工程畫面。 （ 3）豐富、生動的多媒體畫面 MCGS 以圖像、圖符報表和曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息；通過對圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動反轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對象上定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實現(xiàn)動畫效果。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袆赢嬓Ч墓ぞ邨l和狀態(tài)條等。啟動策略在應(yīng)用系統(tǒng)開始運行時調(diào)用，退出策略在應(yīng)用系統(tǒng)退出運行時調(diào)用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運行過程中定時循環(huán)調(diào)用，用戶策略供系統(tǒng)中的其他部件調(diào)用。 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(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時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等，從 而實現(xiàn)對外部設(shè)備工作過程的精確控制。本窗口主要完成對工程運行流程的控制。實時數(shù)據(jù)庫采用面向?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)各個功能部件提供數(shù)據(jù)共享。因此，實時數(shù)據(jù)庫所存儲的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）以及對該變量的操作方法（設(shè)置報警性、報警處理、存盤處理等）。 MCGS 用實時數(shù)據(jù)來管理所有的實時數(shù)據(jù)。它將 MCGS 工程各個部分連接成有機(jī)的整體。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(shè)置。 組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可以定義 512 個。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設(shè)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。 （ 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)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件吧外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送人實時數(shù)據(jù)庫中的數(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)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在主窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，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、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(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行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)用戶設(shè)計的目標(biāo)和功能。 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 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。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(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：對程序檢測、修改和完善。 第三步：進(jìn)行系統(tǒng)的邏 輯設(shè)計 。當(dāng)這種方法使用熟練后 ,甚至梯形程序也可以省略 ,可以直接寫出于邏輯函數(shù)和表湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 16 達(dá)式對用的指令語句程序。 4 邏輯設(shè)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(shè)計電氣控制線路時完全可以的 ,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)計方法同樣也適用于 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計。因而這種編程方法簡單易學(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)計順序功能圖 ,然后再依據(jù)順序功 能圖設(shè)計順序控制程序。接觸器 繼電器法特別適合于初學(xué)者編程設(shè)計使用，也特別適合對原有舊設(shè)備的技術(shù)革新和技術(shù)改造。所以 ,經(jīng)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(shè)計。但是 ,由于這種方法主要時依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計 ,所以對設(shè)計人員的要求也比較高 ,特別時要求設(shè)計者有一定的實踐經(jīng)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。這種設(shè)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(jié)果也不是唯一的 ,設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者經(jīng)驗驗多少有關(guān)。 常用編程方法介紹 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 15 1 經(jīng)驗設(shè)計法 在一些典型的控制環(huán)節(jié)和電路的基礎(chǔ)上 ,根據(jù)被控制對象對控制系統(tǒng)的具體要求 ,憑經(jīng)驗進(jìn)行選擇、組合。 (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(nèi)容的情況下提供非常大的便利。 (a) 沒有必要再和可編程控制器連接。 4. 能夠簡單設(shè)定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設(shè)定。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。 (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。 3. 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 (1) 標(biāo)號編程 用標(biāo)號