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基于plc和mcgs的機械手控制系統(tǒng)的設計-展示頁

2024-09-01 20:13本頁面
  

【正文】 .................................................... 5 第三章 機械手模型控制系統(tǒng)的設計 ......................................................................................... 8 機械手控制系統(tǒng)構件概述 ........................................................................................... 8 機械手的動作實現(xiàn)過程 .............................................................................................10 PLC 程序設計 ........................................................................................................... 11 PLC 程序的調試 ........................................................................................................12 第四章 MCGS 在機械手控制系統(tǒng)中的應用 ............................................................................13 MCGS 的概述 .............................................................................................................13 工程的建立與變量的定義 ..........................................................................................16 工程畫面的創(chuàng)建 ........................................................................................................19 動畫的連接 ...............................................................................................................23 組態(tài)運行 ..................................................................................................................28 第五章 結 論 .........................................................................................................................28 參考文獻 ................................................................................................................................29 附錄 1 梯形圖 .......................................................................................................................31 附錄 2 PLC外部電氣接線圖 ..................................................................................................31 引言 機械手自二十世紀六十年代初問世以來 ,經(jīng)過 40 多年的發(fā)展 ,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè) 生產(chǎn)自動化中重要的機電設備 . 目前機械手技術有了新的發(fā)展 :出現(xiàn)了仿人型機械手 ,微型機械手和微操作系統(tǒng) (如 細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng) ,微型飛行器等 ) ,機械手化機器 ,智能機械手 (不僅 可以進行事先設定的動作 ,還可按照工作狀況相應地進行動作 ,如回避障礙物的移動 ,作 業(yè)順序的規(guī)劃 ,有效的動態(tài)學習等 ) . 本課題主要研究的是基于 PLC 的機械手模型控制系統(tǒng)的設計 , 通過 MCGS 將機械手的動作過程進行動畫演示 ,使機 械手的動作形象化 .提供較為直觀 , 清晰 ,準確的機械手運行狀態(tài) ,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 . 第一章 緒 論 課題研究目的及意義 機械手是工業(yè)自動化領域中經(jīng)常遇到的一種控制對象 .近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展 ,機械手逐漸成為一門新興學科 ,并得到了較快的發(fā)展 .機械手廣泛地應用與鍛壓 ,沖壓 , 鍛造 ,焊接 ,裝配 ,機加 ,噴漆 ,熱處理等各個行業(yè) .特別是在笨重 ,高溫 ,有毒 ,危險 , 放射性 ,多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中 ,機械手由于其顯著的優(yōu)點而受到特別重視 .總之 , 機械手是提高勞動生產(chǎn)率 ,改善勞動條件 ,減輕工人勞動強度和實 2 現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一 個重要手段 .國內外都十分重視它的應用和發(fā)展 . 可編程序控制器 (PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的實時工業(yè)控制裝置 .隨著微 電子技術 ,自動控制技術和計算機通信技術的飛速發(fā)展 ,PLC 在硬件配置 ,軟件編程 ,通 訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進步 ,已經(jīng)成為工廠自動化的標準配置之一 [1]. 由于自動化可以節(jié)省大量的人力 ,物力等 ,而 PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性 ,如通用性好 ,實用性強 ,硬件配套齊全 ,編程 方法簡單易學 ,因此工業(yè)領域中廣泛應用 ,加拿大等國家應用較多 ,如用果實采摘機械手來摘果實 , 裝配生產(chǎn)線上應用智能機器人等 .我國自動化水平本身比較低 ,因此用 PLC 來控制的機械手還比較少 .本次課題設計的機械手就是通過 PLC來實現(xiàn)自動化控制的 .通過此次設計可以更進一步學習 PLC的相關知識 ,了解世界先進水平 ,盡可能多的應用于實踐 . MCGS 是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件 ,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 ,在自動化領域中有著廣泛的應用 [2].本設計通過 MCGS 組態(tài)軟件對機械手進行監(jiān)控 ,將機械手的 動作過程進行了動畫顯示 ,使機械手的動作過程更加形象化 . 國內外機械手研究概況 機械手自二十世紀六十年代初問世以來 ,經(jīng)過 40 多年的發(fā)展 ,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè) 生產(chǎn)自動化中重要的機電設備 . 目前 , 正式投入使用的絕大部分機械手屬于第一代機械手 , 即程序控制機械手 .這代機械手基本上采用點位控制系統(tǒng) ,沒有感覺外界環(huán)境 信息的感覺器官 ,主要用于焊接 ,噴漆和上下料 .第二代機械手具有感覺器官 ,仍然以程序控制為基 礎 ,但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進行校正 .這代機械手通常采用接觸傳感器一類的簡單傳感裝置和相應的適應性算法 .現(xiàn)在 ,第三代機械手正在第一 ,第二代機械手的基 礎上蓬勃發(fā)展起來 ,它是能感知外界環(huán)境與對象物 ,并具有對復雜信息進行準確處理 ,對自己行為做出自主決策能力的智能化機械手 .它能識別景物 ,具有觸覺 ,視覺 ,力覺 ,聽覺 ,味覺等多種感覺 ,能實現(xiàn)搜索 ,追蹤 ,辨色識圖等多種仿生動作 ,具有專家知識 ,語音功能和自學能力等人工智能 [3]. 目前機械手技術有了新的發(fā)展 :出現(xiàn)了仿人型機械手 ,微型機械手和微操作系統(tǒng) (如 細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng) ,微型飛行器等 ) ,機械手化機器 ,智能機械手 (不僅 可以進行事先設定的動作 ,還可按照工作狀況相應地進行動作 ,如回避障礙物的移動 ,作 業(yè)順序的規(guī)劃 ,有效的動態(tài)學習等 ) .機械手的應用領域正在向非制造業(yè)和服務業(yè)方向擴展 ,并且蓬勃發(fā)展的軍用機械手也將越來越多地裝備部隊 3 [4][5]. 國外方面 :近幾年國外工業(yè)機械手領域有如下幾個發(fā)展趨勢 .機械手性能不斷提高 , 而單機價格不斷下降 ??刂葡到y(tǒng)向基于 PC 機的開放 型控制器方向發(fā)展 。虛擬現(xiàn)實技術在機械手中的作用已從仿真 ,預 演發(fā)展到用于過程控制 . 國內方面 :目前在一些機種方面 ,如噴涂機械手 ,弧焊機械手 ,點焊機械手 ,搬運機 械手 ,裝配機械手 ,特種機械手 (水下 ,爬壁 ,管道 ,遙控等機械手 )基本掌握了機械手 操作機的設計制造技術 ,解決了控制驅動系統(tǒng)的設計和配置 ,軟件的設計和編制等關鍵技 術 ,還掌握了自動化噴漆線 ,弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信 ,協(xié)調控制技 術 。 (2)僅適合特殊的工程項目 ,而沒有通用性 。 (2)通過軟件實現(xiàn)控制思想 . 目前 ,工業(yè)自動化 4 領域比較典型的控制方式有 : (1)可編程序邏輯控制器 (PLC) (2)工業(yè)控制計算機(IPC)(3)集散控制系統(tǒng) (DCS) PLC 與工業(yè)控制計算機 (IPC)和集散控制系統(tǒng) (DCS)的比較 1,各自技術發(fā)展的起源 .計算機是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設備 . 硬件結構方面 , 總線標準化程度高 , 兼容性強 ,軟件資源豐富 ,特別是有實時操作系統(tǒng)的支持 ,故對要求快速 ,實時性強 ,模 型 復雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢 . 集散系統(tǒng)從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機為中心的集散系統(tǒng) ,所以其在模擬量處理 ,回路調節(jié)方面具有一定優(yōu)勢 ,初期主要用在連續(xù)過程控制 ,側重回路 調節(jié)功能 .PLC 是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來 ,主要應用在工序控制上 ,初期主要是代替 繼電器控制系統(tǒng) ,側重于開關量順序控制方面 . 近年來隨著微電子技術 , 大規(guī)模集成電路技術 , 計算機技術和通信技術等的發(fā)展 , PLC 在技術和功能上發(fā)生了飛躍 .在初期邏輯運算的基礎上 ,增加了數(shù)值運算 ,閉環(huán)調節(jié)等功 能 ,增加了模擬量和 PID 調節(jié)等功能模塊 。通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡 (LAN),因而也可構成為一個集散系統(tǒng) . 特別是個人計算機也被吸收到 PLC 系統(tǒng)中 . PLC 在過程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn) 場總線 ,暨向下拓展功能 ,開放總線 . 2,相同點 3 青島農業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計 在微電子技術發(fā)展的背景下 ,從硬件的角度來看 ,PLC,工業(yè)計算機 ,集散系統(tǒng) (DCS) 之間的差別正在縮小 ,都將由類似的一些微電子元件 ,微處理器 ,大容量半導體存儲器和 I/O 模件組成 .編程方面也有很多相同點 . 3,不同點 由于 PLC 和計算機屬于兩類產(chǎn)品 , 經(jīng)過幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點和軟件 工具 ,實際上它們的區(qū)別仍然存在 . PLC 用編程器或計算機編程 ,編程語言是梯形圖 ,功能塊圖 ,順序功能表圖和指令表 等 .集散系統(tǒng)自身或用計算機結構形成組態(tài)構成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境 . 特別需要提出的是 ,PLC 與 STD 總線工控機的區(qū)別 ,無論從維修 ,安裝和模件功能都 很相似 .PLC 更適用于黑模式下運行 ,但在線運行時若要進行較大的程序修改 ,其能力略 遜于 STD 工控機 ,但是從開關量控 制而言 ,PLC 的性能優(yōu)于 STD 工控機 . 總的來說 ,在選擇控制器時 ,首先要從工程要求 ,現(xiàn)場環(huán)境和經(jīng)濟性等方面考慮 .沒 有哪種控制器是絕對完善的 ,也沒有哪種產(chǎn)品絕對差 ,只能說根據(jù)不同的環(huán)境選擇更適用的產(chǎn)品 [7]. 機械手控制方式的選定 PLC 實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng) ,其控制功能基本都是通過設計軟件來實現(xiàn)的 ,這種軟件是利用 PLC
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