【正文】 編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的號碼而能夠根據標示制作成標準程序。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、 Label語言程序設計，網絡參數設 定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 12 圖 31 圖 32 湖南工業(yè)大學專科畢業(yè)設計（論文） 13 硬件設計 輸入 /輸出端子地址分配 代號 名稱 輸入編號 代號 名稱 輸出 SB1 啟動按鈕 X0 KM1 機械手上行 Y002 SB2 停止按鈕 X1 KM2 機械手下行 Y003 SQ1 下限行程 X2 KM3 機械手左行 Y004 SQ2 上限行程 X3 KM4 機械 手右行 Y005 SQ3 左限行程 X4 KM5 抓工件 Y006 SQ4 右限行程 X5 KM6 放工件 Y007 PLC 接線圖 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 14 系統程序設計 GX Developer 是三菱 PLC 的編程軟件。與 PLC的聯合調試 使系統達到可以在 MCGS系統中監(jiān)控機械手的運動。系統設置一個啟動按鈕和一個急停按鈕來控制系統的啟動和停止。在機械手運行過程中，任何時候都可以利用急停按鈕，停止機械手動作。我國也在陸續(xù)在工業(yè)中有所應用，對于自動控制，柔性制造系統中應用更為廣泛，但我國的自動化技術有待提高發(fā)展趨勢是工作強多高靈活性強，準確可靠，可以自動檢測并下達動作命令，融入先進的人工智能使人只做平時的簡單維護，這也是現代工廠的發(fā)展趨勢。代表當代最先進的技術在日本，他的自動化。通過本次設計，可以增強對工業(yè)機械手的認識，同時并熟悉掌握 PLC 技術、位置控制技術、氣動技術等工業(yè)常用的技術 機械手的發(fā)展趨勢 隨著現代工業(yè)技術的發(fā)展，工業(yè)自動化技術越來越高，人工工作環(huán)境和工作內容也要求理想化簡單化，對于一些往返的工作有機械手遠程控制或自動完成顯得非常重要。 本項目要求設計的機械手模型可以歸為一類，即通用機械手。湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 10 尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染場合，應用得更為廣泛。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。 機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。一般專用機械手有 2～ 3個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結 構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。工業(yè)機械手是近似自動控制領域中出現的一項新技術，并已成為現代制造生產系統中的一個重要組成部分。 機械手的工作原理 機械手是一種能自動化定位控制并可重新匯編程序以變動的多功能機器。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在我國民經濟領域有著廣闊的發(fā)展前景。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。 （ 3）輸出刷新 結果階段 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經過輸出端子湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 9 驅動外部負載。然后進行相應的運算，運算結果再存入元件映像寄存器中。 （ 2）程序處理階段 根據 PLC 梯形圖程序掃描原則， PLC 按從左至右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。此時，輸入映像寄存器被刷新。輸出端子連接外部的輸出元件，如接觸器、繼電器線圈、信號燈、報警器、電磁鐵、電磁閥、電動機等。 FX2N 型 PLC 的初步認識 如圖所示為 FX2N 型 PLC 基本單元外形，其主要是通過輸入端子和輸出 端子與外部控制電器聯系的。特殊擴展設備可以分為 3 類：特殊功能板、特殊模塊和特殊單元，是一些特殊用途的裝置。 擴展單元由內部電源、內部輸入輸出組成、需要和基本單元一起使用。 FX2N 系列 PLC 介紹 FX2N 型 PLC 的主要種類 FX2N 型 PLC 按品種可以分為基本單元、擴展單元、擴展模塊和特殊擴展設備。 五、體積小、維護操作方便 PLC 體積小，質量輕，便于安裝。 四、功能完善 現代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數、步進控制功能，還能完成 A/D 轉換、 D/A轉換、模擬量處理、高速計算、聯網通信等功能，可以通過上位計算進行顯示、報警、記錄，進行人機對話，使控制水平大為提高。 三、編程簡單，易于使用 PLC 是面向用戶的設備， PLC 的設計者充分考慮到現場工程技術人員的 技能和習慣，因此 PLC 程序的編制采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。當控制要求改變，需要變更控制系統的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個 PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入 /輸出組件和應用軟件的不同。 二、控制系統機構簡單，通用性強 PLC 及外圍模塊品種多，可由 各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統。所有這些使 PLC 具有較高的湖南工業(yè)大學專科畢業(yè)設計（論文） 7 抗干擾能力，因此穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強。 PLC 的主要 特點 一、抗干擾能力強，可靠性高 PLC 專門為工業(yè)環(huán)境而設計，具有很高的可靠性。 輸出模塊：輸出模塊的率放大元件有大功率晶體管和場效應管（驅動直流負載）、雙向可控硅（驅動交流負載）和小型繼電器，繼電器可以驅動交流負載或直流負載。 輸入模塊： PLC 通過輸入模塊來接收和采集輸入信號，通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調速裝置等執(zhí)行器， PLC 控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。 （ 3） .可以電檫出可編程的只讀存儲器（ EEPROM） S7200 用 EEPROM 來存儲用戶程序和長期保存的重要數據。 RAM 的工作速度高、價格便宜、改寫方便。用戶程序由用戶設計，它使 PLC 能完成用戶要球的特定功能，用戶程序存儲器的容量以字節(jié)（ B）為單位。 模塊中的存儲器 存儲器分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器，系統程序相當于個人計算機中的操作系統，它使 PLC具有基本的智能，能完成 PLC 設計者的規(guī)定的各種工作。 PLC 大、中型 PLC 一般采用模塊式結構，它由機架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，后者焊接在機架中的總線連接板上，有不同槽數的機架供用戶選用，如果一個機架容納不下選用的模塊，可以增設一個或數 個擴展機架，各機架之間用接口模塊和電纜相連。對模塊式 PLC，有 CPU 模塊、 I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架。 PLC 的硬件 一、 PLC 的物理結構 根據硬件結構的不同，可以將 PLC 分為整體式、模塊式和混合式。與此同時， PLC 的網絡與通信功能得到迅速發(fā)展， PLC 不僅可以連接傳統的編程與通入 /輸出設備，還可以通過各種總線構成網絡，為工廠自動化奠定了基礎。在本階段，為了適應信息技術的發(fā)展與工廠自動化的需要， PLC 的各種功能不斷進步。三菱公司本階段的主要產品有 FX 小型 PLC 系列產品， AIS/A2US/Q2A 系列中，大型 PLC 系列產品等。在這一階段，隨著微電子技 術的進步， PLC 的功能日益增強， PLC 的 CPU 運算速度大幅度上升、位數不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)， PLC 的應用范圍由單一的順序控制向現場控制拓展。比如三菱公司本階段的主要產品有 小型 PLC 系列產品 ,K/A 系列中、大型 PLC 產品等。各 PLC 生產廠家產品的價格 .品種開始系列化，并且形成了固定 I/O點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結構型這三種延續(xù)至今的基本結構模型。 1980— 1990 年： PLC的普及階段。最終以微處理器為核心的現有 PLC 結構形成，取得了市場的認可，得以迅速發(fā)展 .推廣。 PLC 的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段： 1970— 1980 年： PLC的結構定型階段。 20 世紀 80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術的迅速發(fā)展，16 位和 32位微處理器應用于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。 早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能，只是用來取代傳統的繼電器控制 ,通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。 1969 年美國數字設備公司（ DEC）根據美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。 1968 年美國通用汽車公司（ ）為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統及接線，以降低成本，縮短周期。（本次課題主要應用三菱 FX2N 系列 PLC 進行設計） PLC 的發(fā)展歷程 在可編程控制器出現前，在工業(yè)電氣控制領域中，繼電器控制占主導地位，應用廣泛。硬件系統和軟件系統組成了一個完整的 PLC 系統，他們是相輔相成，缺一不可的 可編程序邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC。系統程序是每一個 PLC 成品必須包括的部分，由 PLC 廠家提供，用于控制 PLC 本身的運行，系統程序固化在 EPROM 中。各部分通過總線 (電源總線、控制總線、地址總線、數據總線 )連接而成 [9]。 本文主要工作 第一章：緒論 介紹該課題背景，對該系統的設計目的和意義做簡單介紹 第二章：系統介紹可編程邏輯控制器 MCGS 組態(tài)軟件 和機械手 第三章：系統方案的分析 設計 及程序的設計 第四章：系統的調試 及設計總結 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 3 第 2 章 可 編程序邏輯控制器（ PLC）和機械手概述 可編程序邏輯控制器（ PLC） PLC 的結構 PLC 和一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。 科技人才是提高自主創(chuàng)新能力的關鍵所在。引領未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術和基礎研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產業(yè)，引領未來經濟社會的發(fā)展。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎和優(yōu)勢、關系國際民生和國家安全的關鍵領域，集中力量、重點突破，實現跨越式發(fā)展。 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 2 自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領未來。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發(fā)初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。 設計目的和意義 科學技術的飛速發(fā)展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期的縮短，更新換代速度加快。該裝置機械部分有滾珠絲杠、滑軌、機械抓手等；電氣方面由交流電機、變頻器、操作臺等部件組成。在我國，近幾年來也有較快發(fā)展，并取得一定效果，受到機械工業(yè)和鐵路部門的重視。工業(yè)機械手是提高生產過程自動化、改善勞動條件、提高產品質量和生產效率的有效率的有效手段之一。同時，現在生產中，存在著各種各樣的生產環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產環(huán)境不利于人工進行操作。 在現代工業(yè)中生產過程的機械化 、自動化已成為突出的主題。 PLC 作為通用的工業(yè)計算機，其功能日益強大，已經成為工業(yè)控制領域的主流控制設備。 關鍵詞 ： 機械手， PLC， MCGS II ABSTRACT In today39。研究了基于 PLC 的 機械手 模型控制系統的設計，還研究了 MCGS 在機械手控制系統中的應用 ?？梢?，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 已成為一種必然的趨勢。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)及軍事領域內。 （ 2021 屆） 畢業(yè)設計（論文） 基于 MCGS 和 PLC 的機械手控制系統設計 學院（部）： 電氣與信息工程學院 專 業(yè)： 機電一體化技術 學生姓名： 劉祖光 班 級： 機電 0821 學 號： 08395182115 指導老師： 郭艷杰 職 稱： 講師 最終評定成績： 2021 年 6 月 I 摘 要 當今社會，科學技術飛