【正文】 通版 32 位（ DirectX11） 處理器 英特爾 酷睿 i3 雙核 筆記本處理器 主板 聯(lián)想 KL1（英特爾 4 SeriesICH9M 筆記本芯片組） 內(nèi)存 2GB （三星 DDR3 1067MHz） 主硬盤 西數(shù) WDC WD3200BEVT22ZCT0（ 320GB） 顯卡 Nvidia GeForce GT 310M （ 512MB/聯(lián)想） 組態(tài) 畫 面設(shè)計 (1) 建立數(shù)據(jù)庫及 I/O 數(shù)據(jù)連接 進入 組態(tài)軟件工作環(huán)境后，在如 右 圖 51所示 的工作平臺的樹目錄中點擊“數(shù)據(jù)庫管理器”會出現(xiàn)“ iFIX 數(shù)據(jù)庫管理器”界面。 在組態(tài)監(jiān)控中可以監(jiān)控 PLC 的各個開關(guān)量的，還可以監(jiān)測報警系統(tǒng)和聯(lián)動系統(tǒng)之間的動作關(guān)系。無論是 Server 和 Client 功能運行在單一計算機，實現(xiàn)簡單的人機界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多 Server 和多 Client 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)， iFIX 都可以保證優(yōu)異的性能。 (3) 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。 (2) 它 提供了強大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控，包括備份 SCADA 服務(wù)器、 LAN 冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和 iFIX 診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)。 無論是簡單的單機人機界面 (Human Machine Interface, HMI)，還是復(fù)雜的多節(jié)點、多現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) (SCADA)， iFIX 都可以方便地滿足各種應(yīng)用類型和應(yīng)用規(guī)模的需要。 iFIX 主要有以下 幾 個重要特性： (1) 它 易于擴展和集成 。它能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場反應(yīng)速度。 ( )( )( )( )( R E T )I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7M 1 . 4M 1 . 0M 1 . 1I 0 . 3M 1 . 0M 1 . 3I 0 . 2I 0 . 1 M 1 . 1M 0 . 4M 1 . 3M 1 . 2M 1 . 2S M 0 . 0M 1 . 4I 2 . 0上 升下 降右 移左 移夾 緊 / 放 松( ) 圖 46 手動操作控制子程序 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 18 5 監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計 組態(tài)軟件 iFIX 的簡介 iFIX 是 Intellution Dynamics 自動化軟件產(chǎn)品家族中的 HMI/SCADA 最重要的組件，它是基于 WindowsNT/2022 平臺上的功能強大的自動化監(jiān)視與控制的軟件解決方案 。通過 6 個按鈕，即上升 按鈕 、下降 按鈕 、左移 按鈕 、右移 按鈕 、夾緊 按鈕 、放松 按鈕 ，來完成對機械手手動控制?？刂谱映绦蛉鐖D 45 所示。 ( S C R T )( S C R E )( R )1( S )1S C RS C RS C RS C R( S C R T )( S C R T )( S C R T )( S C R E )( S C R E )( S C R E )( S C R E )( S )1( S )1( S )1( R )1( R )1I NT O NP T( S )1Q 0 . 5S 1 . 0I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 1M 3 . 0M 3 . 0S 0 . 1S M 0 . 0 M 3 . 1M 3 . 1T 3 9T 3 91 5S 1 . 1S 1 . 2S 1 . 0S M 0 . 0S 1 . 2I 0 . 2I 0 . 2M 3 . 2S 1 . 3S 1 . 3I 0 . 3M 3 . 2S M 0 . 0I 0 . 3S M 0 . 0M 3 . 3M 2 . 3S 0 . 4S C RS C RI NT O NP TS M 0 . 0I 0 . 1I 0 . 1M 3 . 4M 3 . 4M 3 . 1T 4 0S 1 . 5S M 0 . 0T 4 01 5S 1 . 5M 3 . 5S C RM 3 . 6S 1 . 6I 0 . 2I 0 . 2M 3 . 5M 3 . 6I 0 . 4S 1 . 6S M 0 . 0I 0 . 4S 1 . 7I 0 . 5S 1 . 4( S )1( R )1( R )1( S C R T )( S C R E )( S )1( R )1( S C R T )( S C R E )( S )1( R )1( S C R T )( R E T )下 降夾 緊上 升右 移下 降放 松上 升左 移 圖 44 自動方式下 單周期 控制子程序 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 16 (4) 自動方式下連續(xù)控制子程序 當(dāng)選擇開關(guān)撥到連續(xù)控制位置時，進入連續(xù)控制子程序，完成機械手一個周期接一個周期循環(huán)地連續(xù)動作，輸入端 為連續(xù)控制的啟動， 為連續(xù)控制的停止輸入端。當(dāng)需要停止操作時，按 能結(jié)束操作。輸入端 為單周期的啟動，每接通一次 ，機械手自動完成一個周期地連續(xù)操作，再回到原點后自動停止 。 自動方式下步進 控制子程序如圖 43 所示。然后進入夾緊動作的操作，其分析同下降操作。輸入端 為每一步的啟動，由啟動操作按鈕來完成， 為每一步的停止，由停止按鈕來完成。當(dāng)緊急情況解除后，再按一下急停按鈕復(fù)位，線圈又通電，系統(tǒng)恢復(fù)正常。 另外， 為了保證在緊急情況下 能及時停車，在主程序各個控制動作的線圈處設(shè)置了一個急停按鈕 ，此按鈕為手動復(fù)位常閉按鈕。只要這些 繼電器中一個有信號都能使相應(yīng)的線圈帶電，進而使機械手執(zhí)行對應(yīng)的動作。自動方式下操作是通過按鈕 、 、 分別選擇步進控制、單周期控制、連續(xù)控制。 為了實現(xiàn)機械手自動 /手動方式的切換，本課題中設(shè)置了一個 ，不 對其動作時為手動操作，按下時為自動操作。 開 始下 降 到 位 ？機 械 手 下 降夾 緊 工 件機 械 手 上 升機 械 手 右 移機 械 手 下 降右 工 作 臺 工 件 檢 測松 開 工 件機 械 手 上 升機 械 手 停 在 原 點機 械 手 左 移工 件 夾 緊 ？上 升 到 位 ？右 位 有 工 件 ？下 降 到 位 ？右 移 到 位 ？循 環(huán) 操 作 ？左 移 到 位 ？工 件 松 開 ？上 升 到 位 ？結(jié) 束NYNNNNNNNNNYYYYYYYYY 圖 41 機械手動作的流程圖 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 12 機械手控制系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計 (1) 機械手控制系統(tǒng)主程序 機械手控制系統(tǒng)主程序主要有 4 個子程序組成，即自動方式步進控制子程序、自動方式單周期控制子程序、自動方式連續(xù)控制子程序、手動控制子程序。 一個良好的軟件設(shè)計是軟件設(shè)計者控制程序的深刻理解和把握，體現(xiàn)了設(shè)計者豐富的軟件設(shè)計技巧和方法。 軟件設(shè)計的 主要任務(wù)是根據(jù)要求將系統(tǒng)流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是 PLC 應(yīng)PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 11 用最關(guān)鍵的問題。所以 繪制 出系統(tǒng)流程圖是非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計首先要做的任務(wù)。 系統(tǒng)的程序流程圖 系統(tǒng)流程圖是 PLC 程序設(shè)計的基礎(chǔ)。 由此可知， 該控制系統(tǒng)的設(shè)計選用 了 基本程序中的順序結(jié)構(gòu) 和模塊化程序來編寫系統(tǒng)軟件。 因此，每種工作 方式下機械手的動作選用順序機構(gòu)控制。程序設(shè)計時常采用這種設(shè)計思想，因為各模塊具有相對獨立性，相互連接關(guān)系簡單，程序易于調(diào)試修改，特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過程。 模塊化程序：把一個總 的控制目標程序分成多個具有明確控制任務(wù)的程序模塊，分別 對其 編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。 基本程序：既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合中的單元程序。 當(dāng)緊急情況解除后，再按一下急停按鈕，線圈通電，系統(tǒng)恢復(fù)正常。另外， 為了保證在緊急情況下 能及時停車，本文設(shè)置了一個急停按鈕 。自動工作方式下啟動后，再設(shè)置相應(yīng)運行PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 9 模式即自動方式下步進操作、自動方式下單周期操作或自動方式下連續(xù)操作。 由表 31 分析可以得出， 該系統(tǒng)共有 18 輸入 /6 輸出。 表 31 輸入 /輸出地址分配表 輸入點 輸出點 端子編號 作 用 端子編號 作 用 自動方式下啟動 電磁閥下降線圈 下限位開關(guān) 電磁閥上升線圈 上限位開關(guān) 夾緊電磁閥線圈 右限位開關(guān) 電磁閥右移線圈 左限位開關(guān) 電磁閥左移線圈 工件檢測開關(guān) 機械手原點指 示 自動方式下停止 手動 /自動選擇開關(guān) 自動方式下步進操作 自動方式單周期操作 自動方式下連續(xù)操作 手動上升操作 手動下降操作 手動右移操作 手動左移操作 手動夾緊操作 手動放松操作 急停按鈕 注：急停按鈕選用手動復(fù)位按鈕，即按一下按鈕不會彈起。 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 8 輸 入 /輸出端子地址分配 機械手 控制系統(tǒng)共用 了 18 個輸入量， 6 個輸出量。根據(jù) PLC 選型 I/O 點數(shù)和存儲器容量要有一定的冗余 量 以及通信能力較強的要求，本課 題控制主機 類型 選擇德國西門子公司的 S7200 CPU226[10]。 再 考慮冗余的設(shè)計要求 ， I/O 點需要10%的冗余量。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的 運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能 [9]?？蛇B接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點 [8]。 所以本課 題機械手控制系統(tǒng)的 PLC 選用西門子 S7200 類型 [7]。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 上 升下 降左 移 右 移手 動 自 動連 續(xù)步 進夾 緊放 松停 止啟 動單 周 期自 動 控 制 操 作電 源 指 示 燈控 制 方 式 選 擇手 動 控 制 操 作電 源緊 急 停 車機 械 手 原點 指 示 燈 圖 23 控制盤面板布置圖 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 7 3 機械手控制系統(tǒng)的 PLC 控制 的硬件設(shè)計 西門子的 SIMATIC S7200 系列 PLC 是一類小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。包括手動 /自動方式選擇、手動方式的操作按鈕、自動 方式中的三種操作方式選擇和操作按鈕。 操作面板布置 圖 23 是可編程控制器控制面板布置圖。左 限 位 開 關(guān)左下限位開關(guān)左 上 限 位 開 關(guān)右 限 位 開 關(guān)右 下 限 位 開 關(guān)右上限位開關(guān)下降上升1348752 6下降上升左 移右 移原 點 指 示光 電 開 關(guān)右 位放 松夾 緊 圖 22 機械手的動作過程 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 6 連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 原 點。 (2) 自動操作方式 步進操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。當(dāng)選擇左 /右運動時，分別由左移/右移按鈕控制。 (1) 手動操作方式 手動操作方式 是用按鈕實現(xiàn)對機械手的每一步運動單獨進行控制。 機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。左移到位時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，停止左移。上升到 位時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升。 ○ 6 同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。 ○ 5 若此時工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機械手下降。 ○ 4 同時接通 右移電磁閥，機械手右移。 ○ 3 夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。 ○ 1 從 原點開始，按下啟動按鈕，下降電磁