【正文】 PLC 程序的調(diào)試 12第四章 MCGS 在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)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(yùn)行 28第五章 結(jié) 論 28參考文獻(xiàn) 29附錄 1 梯形圖 31附錄 2 PLC外部電氣接線圖 31引言機(jī)械手自二十世紀(jì)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(jī)電設(shè)備. 目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展:出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手,微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)(如 細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動探測系統(tǒng),微型飛行器等) ,機(jī)械手化機(jī)器,智能機(jī)械手(不僅 可以進(jìn)行事先設(shè)定的動作,還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)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(xué)習(xí)等) . 本課題主要研究的是基于 PLC 的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計, 通過 MCGS 將機(jī)械手的動作過程進(jìn)行動畫演示, 清晰,準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)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(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科,沖壓, 鍛造,焊接,裝配,機(jī)加,噴漆,高溫,有毒,危險, 放射性,多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中, 機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率,改善勞動條件,減輕工人勞動強(qiáng)度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一 . 可編程序控制器(PLC) 電子技術(shù),自動控制技術(shù)和計算機(jī)通信技術(shù)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(jìn)步,已經(jīng)成為工廠自動化的標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng),硬件配套齊全,編程方法簡單易學(xué),因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用 ,加拿大等國家應(yīng)用較多,如用果實采摘機(jī)械手來摘果實, ,因此用 PLC PLC的相關(guān)知識,了解世界先進(jìn)水平,盡可能多的應(yīng)用于實踐. MCGS 是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)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(yùn)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)域中有著廣泛的應(yīng)用[2].本設(shè)計通過 MCGS 組態(tài)軟件對機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控,將機(jī)械手的 動作過程進(jìn)行了動畫顯示,使機(jī)械手的動作過程更加形象化. 國內(nèi)外機(jī)械手研究概況機(jī)械手自二十世紀(jì)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(jī)電設(shè)備. 目前, 正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于第一代機(jī)械手, ,沒有感覺外界環(huán)境信息的感覺器官,主要用于焊接,仍然以程序控制為基 礎(chǔ),第三代機(jī)械手正在第一,第二代機(jī)械手的基 礎(chǔ)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(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理,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(xué)能力等人工智能[3]. 目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展:出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手,微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)(如 細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動探測系統(tǒng),微型飛行器等) ,機(jī)械手化機(jī)器,智能機(jī)械手(不僅 可以進(jìn)行事先設(shè)定的動作,還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)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(xué)習(xí)等) .機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展,并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多地裝備部隊[4][5]. 國外方面:, 而單機(jī)價格不斷下降?？刂葡到y(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放 型控制器方向發(fā)展。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真,預(yù) 演發(fā)展到用于過程控制. 國內(nèi)方面:目前在一些機(jī)種方面,如噴涂機(jī)械手,弧焊機(jī)械手,點焊機(jī)械手,搬運(yùn)機(jī) 械手,裝配機(jī)械手,特種機(jī)械手(水下,爬壁,管道,遙控等機(jī)械手)基本掌握了機(jī)械手 操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù),解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置,軟件的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技 術(shù),還掌握了自動化噴漆線,弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信,協(xié)調(diào)控制技 術(shù)。 (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)自動化領(lǐng)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(jī)(IPC)(3)集散控制系統(tǒng)(DCS)PLC 與工業(yè)控制計算機(jī)(IPC)和集散控制系統(tǒng)(DCS)的比較 1,. 硬件結(jié)構(gòu)方面, 總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高, 兼容性強(qiáng),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(qiáng),模 型復(fù)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(jī)為中心的集散系統(tǒng),所以其在模擬量處理,回路調(diào)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(cè)重回路 是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來,主要應(yīng)用在工序控制上,初期主要是代替 繼電器控制系統(tǒng),側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面. 近年來隨著微電子技術(shù), 大規(guī)模集成電路技術(shù), 計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展, PLC ,增加了數(shù)值運(yùn)算,閉環(huán)調(diào)節(jié)等功 能,增加了模擬量和 PID 調(diào)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(luò)(LAN),因而也可構(gòu)成為一個集散系統(tǒng). 特別是個人計算機(jī)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(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下,從硬件的角度來看,PLC,工業(yè)計算機(jī),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(dǎo)體存儲器和 I/O . 3,不同點 由于 PLC 和計算機(jī)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(jī)編程,編程語言是梯形圖,功能塊圖,順序功能表圖和指令表 . 特別需要提出的是,PLC 與 STD 總線工控機(jī)的區(qū)別,無論從維修,安裝和模件功能都 更適用于黑模式下運(yùn)行,但在線運(yùn)行時若要進(jìn)行較大的程序修改,其能力略 遜于 STD 工控機(jī),但是從開關(guān)量控制而言,PLC 的性能優(yōu)于 STD 工控機(jī). 總的來說,在選擇控制器時,首先要從工程要求, 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(jī)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(shè)計軟件來實現(xiàn)的,這種軟件是利用 PLC 廠商提供的指令系統(tǒng),根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝流程來設(shè)計. PLC 自問世以來,經(jīng)過 20 多年的發(fā)展,在美國,歐洲,日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為 重要產(chǎn)業(yè),當(dāng)前,PLC 在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品,用 PLC 設(shè)計自 動控制系統(tǒng)已成為世界潮流. PLC 之所以有生命力,在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求:高可靠性,強(qiáng)抗各種 ,它的輸入輸出端更接近現(xiàn) 場設(shè)備,不需添加太多的中間部件或需要更多的接口, 的下端(輸入端)為繼電器,晶體管和晶閘管等控制部件,而上端一般是面向用戶的微型 ,可以不必進(jìn)行計算機(jī)方面的專門培訓(xùn),就能對可編程控制器進(jìn) 行操作及編程,用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制任務(wù). PLC PLC 控制,體積小,重量輕,控制方式 靈活,可靠性高,操作簡單, PLC 所具有的靈活性,模塊化,易于擴(kuò)展等 特點, PLC 控制技術(shù),可以大 大提高該系統(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,用 PLC 控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程,增強(qiáng)控制功能[8].綜 上所述,機(jī)械手的控制方式選擇 PLC 控制. 可編程序控制器簡介 可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱 PLC 或 PC,是從早期的繼電 器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來,它不斷吸收微計算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng),逐漸適應(yīng)復(fù)雜的 控制任務(wù) .PLC 和一般的微型計算機(jī)基本相同, 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的. PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU),存儲器(EPROM,ROM),輸入輸出(I/O)部件,電源部件, 編程器,I/O (電源總線,控制總線,地址 總線,數(shù)據(jù)總線)連接而成[9].其結(jié)構(gòu)簡圖如下:圖 21 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合, 通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序 兩大部分. 系統(tǒng)程序是每一個 PLC 成品必須包括的部分,