山東大學本科機械電子工程畢業(yè)論文-基于plc的機械手模型控制系統(tǒng)的設計

1、<p><b>　　山東大學</b></p><p><b>　　（成人教育）</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論文）</p><p>　　題 目 基于PLC的機械手模型控制系統(tǒng)的設計 </p><p>　　副標題

2、 </p><p>　　性 質(zhì)： 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文</p><p>　　學生姓名 呂泓江 </p><p>　　年 級 2015級 </p><p>　　函 授 站 煙臺工程職業(yè)技術學院 </p><p>　　專 業(yè) 機

3、械電子工程 </p><p>　　指導教師 孫松舜 </p><p>　　基于PLC的機械手模型控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和其他領域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了

4、工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。</p><p>　　在本設計中介紹了國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀及PLC的研究發(fā)展趨勢，描述了機械手控制系統(tǒng)的工作原理和動作實現(xiàn)過程。研究了基于PLC的機械手模型控制系統(tǒng)的設計，還研究了MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應用。利用組態(tài)軟件MCGS設計了機械手模型控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、清晰、準確的機械手運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供了多

5、方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。</p><p><b>　　關鍵詞：</b></p><p>　　機械手；PLC；MCGS </p><p>　　Design of Manipulator Model Control System based on PLC</p><p><b>　　Abstract

6、</b></p><p>　　In industrial production and other domains, Because of the demands of the work, people were usually subjected to endanger of heat, decay and poisonous air etc. factor, these factors incre

7、ased the strength of worker's labor, even endanger life. Since the manipulator was born, the various difficult problems were easily solved.</p><p>　　In this design the present condition of research about

8、 domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the process of action’s realization of manipulator control system were described. The de

9、sign of manipulator model control system based on PLC was researched and MCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system wa

10、s desi</p><p>　　Key words: manipulator; PLC; MCGS</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>

11、;　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題研究目的及意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外機械手研究概況1</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容2</p><p>　　第二章 機械手控制方式的選擇和可編程序控制器簡介3</p><p>　　2.1 機械手控制方式的選

12、擇3</p><p>　　2.1.1 控制方式的分類3</p><p>　　2.1.2 PLC與工業(yè)控制計算機（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較3</p><p>　　2.1.3 機械手控制方式的選定4</p><p>　　2.2 可編程序控制器簡介5</p><p>　　2.2.1 PLC的結構………

13、……………………………………………………………..…5</p><p>　　2.2.2 PLC的特點6</p><p>　　2.2.3 PLC的主要功能7</p><p>　　2.2.4 PLC的經(jīng)濟分析7</p><p>　　2.2.5 PLC發(fā)展狀況及趨勢8</p><p>　　第三章 機械手模型控制系統(tǒng)的

14、設計9</p><p>　　3.1 機械手控制系統(tǒng)構件概述9</p><p>　　3.1.1 步進電機9</p><p>　　3.1.2 步進電機驅(qū)動器9</p><p>　　3.1.3 傳感器11</p><p>　　3.1.4 直流電機驅(qū)動單元12</p><p>　　3.2 機

15、械手的動作實現(xiàn)過程12</p><p>　　3.3 PLC程序設計14</p><p>　　3.3.1 I/O點數(shù)的確定及PLC類型的選擇14</p><p>　　3.3.2 PLC的I/O分配14</p><p>　　3.3.3 編程指令的選擇14</p><p>　　3.3.4 PLC程序的設計15&l

16、t;/p><p>　　3.4 PLC程序的調(diào)試15</p><p>　　3.4.1 PLC控制的安裝與布線15</p><p>　　3.4.2 機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖16</p><p>　　3.4.3 機械手控制程序的調(diào)試16</p><p>　　第四章 MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應用17</p&g

17、t;<p>　　4.1 MCGS的概述17</p><p>　　4.1.1 MCGS的簡介17</p><p>　　4.1.2 MCGS的構成17</p><p>　　4.1.3 MCGS的主要特性和功能18</p><p>　　4.1.4 MCGS的編程語言18</p><p>　　4.1.5

18、 MCGS的數(shù)據(jù)結構19</p><p>　　4.1.6 MCGS的作用19</p><p>　　4.2 工程的建立與變量的定義20</p><p>　　4.2.1 工程的建立20</p><p>　　4.2.2 變量的分配20</p><p>　　4.2.3 變量定義的步驟21</p>&l

19、t;p>　　4.2.4 設備與變量連接23</p><p>　　4.3 工程畫面的創(chuàng)建24</p><p>　　4.3.1 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作25</p><p>　　4.3.2 運行策略的建立及腳本程序的編寫27</p><p>　　4.4 動畫的連接31</p><p>　　4.4.1 指示燈

20、的動畫連接31</p><p>　　4.4.2 機械手的動畫連接32</p><p>　　4.5 組態(tài)運行35</p><p>　　第五章 結 論 …36</p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></

21、p><p><b>　　附 錄39</b></p><p>　　附錄1 程序流程圖39</p><p>　　附錄2 順序功能圖42</p><p>　　附錄3 梯形圖43</p><p>　　附錄4 指令表45</p><p>　　附錄5 PLC外部電氣接線圖………

22、…………………………………………………...48</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題研究目的及意義</p><p>　　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

23、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?？傊?，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現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。國內(nèi)外都十分重視它的應用和發(fā)展。</p><p>　　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

24、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]。</p><p>　　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PLC。機械手在美國、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

25、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。</p><p>　　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

26、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。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外機械手研究概況</p><p>　　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

27、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?，F(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

28、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]。</p><p>　　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

29、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[4][5]。</p><p>　　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；機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；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。</p>

30、;<p>　　國內(nèi)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(qū)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(diào)控制技術；在基礎元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。從技術方面來說，我國已經(jīng)具備

31、了獨立自主發(fā)展中國機械手技術的基礎[6]。</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　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，包括硬件的設計和軟件的設計。通過設計編制PLC程序?qū)崿F(xiàn)機械手模型控制系統(tǒng)的自動控制。利用組態(tài)軟件MCGS設計出人機界面，進行設備和數(shù)據(jù)對象的連接，實現(xiàn)動畫連接，實現(xiàn)機械手的監(jiān)控。通過MCGS將機械手的動作過程進行動畫演示，使機械

32、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。</p><p>　　第二章 機械手控制方式的選擇和可編程序控制器簡介</p><p>　　2.1 機械手控制方式的選擇</p><p>　　2.1.1 控制方式的分類</p><p>　　傳統(tǒng)的工業(yè)設備自動控制主要由繼電器或

33、分立的電子線路來實現(xiàn)，這種控制方式投資相對少一些，目前僅在一些舊式的、簡單的工業(yè)設備中還有一定市場，但該控制方式卻有以下致命缺陷：（1）僅適合于簡單的邏輯控制；（2）僅適合特殊的工程項目，而沒有通用性；（3）沒有改動和優(yōu)化的可能性。</p><p>　　伴隨著工業(yè)自動化技術的迅速發(fā)展，我國工業(yè)領域的自動化已經(jīng)基本實現(xiàn)了從繼電器控制到計算機控制的轉變，計算機控制方式具有以下兩個特點：（1）硬件上至少有一個微處理器；

34、（2）通過軟件實現(xiàn)控制思想。</p><p>　　目前，工業(yè)自動化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）。</p><p>　　2.1.2 PLC與工業(yè)控制計算機（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較</p><p>　　1、各自技術發(fā)展的起源</p><p&g

35、t;　　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。</p><p>　　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(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，側重回路調(diào)節(jié)功能。PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)

36、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。</p><p>　　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(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計算機；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

37、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。</p><p><b>　　2、相同點</b></p><p>　　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

38、件組成。編程方面也有很多相同點。</p><p><b>　　3、不同點</b></p><p>　　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。</p><p>　　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)

39、構成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。</p><p>　　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。</p><p>　　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

40、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]。</p><p>　　2.1.3 機械手控制方式的選定</p><p>　　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廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機械設備的工藝流程來設計。</p><p>　　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)達國家

41、已成為重要產(chǎn)業(yè)，當前，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設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。</p><p>　　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、強抗各種干擾的能力。編程安裝使用簡便、低價格長壽命。比之單片機，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制

42、部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。人們在應用它時，可以不必進行計算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程，用來完成各種各樣的復雜程度不同的工業(yè)控制任務。 </p><p>　　PLC具有很多的優(yōu)點。機械手控制系統(tǒng)若采用PLC控制，體積小、重量輕、控制方式靈活、可靠性高、操作簡單、維修容易。由于PLC所具有的靈活性、模塊化、易于擴展等特點，可以根據(jù)現(xiàn)場要求實現(xiàn)機械手的不同工作要求。機械手采用PLC

43、控制技術，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，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，用PLC控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程，增強控制功能[8]。綜上所述，機械手的控制方式選擇PLC控制。</p><p>　　2.2 可編程序控制器簡介</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC或PC，是從早期的

44、繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適應復雜的控制任務 。</p><p>　　2.2.1 PLC的結構</p><p>　　PLC和一般的微型計算機基本相同，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擴展單元和其他外圍設備組成。各部分通過總

45、線(電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線)連接而成[9]。其結構簡圖如下：</p><p>　　圖2-1 PLC硬件結構圖</p><p>　　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，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬

46、件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。</p><p>　　2.2.2 PLC的特點</p><p>　　可編程序控制器是一種以微機處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機。國內(nèi)外現(xiàn)有的機械手系統(tǒng)，它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制，特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機械手系統(tǒng)中應用更為普遍。其主要原因是因為PL

47、C具有以下優(yōu)點：</p><p><b>　　1、靈活、通用</b></p><p>　　在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。如果因為工藝上的稍許變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，浪費了大量的人

48、力、物力和時間。而可編程控制器是通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動極少量的接線即可。而且，同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象，只要改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。</p><p>　　2、可靠性高、抗干擾能力強</p><p>　　對于機械手系統(tǒng)來說，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標，如何能在各

49、種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問題?，F(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠性程度是使用機械觸點的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應惡劣的工業(yè)應用環(huán)境。</p><p>　　

50、3、操作方便、維修容易</p><p>　　PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經(jīng)短期的學習就可以使用。</p><p><b>　　4、功能強</b></p><p>　　現(xiàn)代PLC不

51、僅具有條件控制、計時、計數(shù)和步進等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它既可控制開關量，又可控制模擬量；既可控制一個機械手，又可控制一個機械手群；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場控制，又可遠程控制。</p><p>　　5、體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化</p><p>　　由于PLC采用了半導體集成電路。因此具有

52、體積小、重量輕、功耗低的特點。且PLC是為工業(yè)控制設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機械設備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制設備[10]。</p><p>　　同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制，其開發(fā)潛力要差于單片機，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。&l

53、t;/p><p>　　2.2.3 PLC的主要功能</p><p>　　PLC是一種應用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。</p><p>　　PLC系統(tǒng)主要有以下功能：</p><p><b>　　多種控制功能；</b></p><p

54、>　　數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；</p><p><b>　　通信聯(lián)網(wǎng)功能；</b></p><p>　　輸入、輸出接口調(diào)理功能；</p><p><b>　　人機界面功能；</b></p><p><b>　　編程、調(diào)試功能。</b></p><p&

55、gt;　　PLC的重量、體積、功耗和硬件價格一直在降低，雖然軟件價格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應地降低了價格。另外，采用PLC還可以大大縮短設計、編程和投產(chǎn)周期，使總價格進一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求[11]。</p><p>　　2.2.4 PLC的經(jīng)濟分析</p><p>　　綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機構設

56、備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動化控制將越來越廣泛。</p><p>　　對PLC的經(jīng)濟分析，應從以下幾方面考慮：</p><p>　　1、從影響成本的各個因素綜合考慮</p><p>　　對目前生產(chǎn)設備控制裝置來說，有三種類型：① 繼電器控制；② 半導體器件控制；③ PLC控制。價格僅是選擇PLC品牌的一個因素，而可靠性是選擇控制裝置時需要考慮的又一個重要因素。&l

57、t;/p><p>　　2、從設計、生產(chǎn)周期長短考慮</p><p>　　不論是對舊設備進行改造，還是設計新的生產(chǎn)機械設備。毫無疑問，生產(chǎn)、設計周期越短越好，甚至希望邊設計、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟效益。如果把這些要求得以實現(xiàn)，繼電

58、器或半導體都不能滿足，而PLC則完全可以實現(xiàn)。這是因為使用PLC不必改動外部設備接線，只要對軟件進行一些改變就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的效果。</p><p>　　據(jù)調(diào)查，目前我國70%的機械生產(chǎn)設備，都是采用繼電器進行控制的，除了可靠性差外，程序設計也很繁雜。從方案的確立到技術條件的設計以及施工的設計，圖面的工作量很大，這勢必

59、造成設計周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設計周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設計人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時調(diào)用，這既簡單、方便又保密。</p><p>　　2.2.5 PLC發(fā)展狀況及趨勢</p>&

60、lt;p>　　現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展[12]。</p><p><b>　　1、大型網(wǎng)絡化</b></p><p>　　主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。網(wǎng)絡化和通信能力強是PLC發(fā)展的一個重要方面，向下可將多個PLC

61、、I/O框架相連，向上與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相連構成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　2、多功能</b></p><p>　　隨著自調(diào)整、步進電機控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領域更加寬廣。</p><p>　　第三章 機械手模型控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　3

62、.1 機械手控制系統(tǒng)構件概述</p><p>　　本課題設計使用的是THWJX-1型機械手實物教學實驗裝置。機械手實物教學模型的機械結構采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機械部件組成；電氣方面有步進電機、直流電機、步進電機驅(qū)動器、傳感器、開關電源、電磁閥等電子器件組成。該模型是PLC技術、位置控制技術、氣動技術有機結合成一體的教學儀器。</p><p>　　3.1.1 步進電機</p&

63、gt;<p>　　采用二相八拍混合式步進電機來控制機械手的動作，相比直流電機有更好的制動效果，又加上滾珠絲桿和滑桿配合，使機械手的運動更加穩(wěn)定。主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等優(yōu)點。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 步進電機電氣接線圖</p><p>　　3.1.2 步進電機驅(qū)動器</p>

64、<p>　　步進電機驅(qū)動器主要有電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。驅(qū)動器參數(shù)如下表3-1、表3-2、表3-3、表3-4所示。PLC控制器與步進電機驅(qū)動器連接及工作原理，如圖3-2所示。步進電機驅(qū)動器有電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分等，利用驅(qū)動器可以很方便的對步進電機的轉速、方向進行控制。驅(qū)動器電源由面板上電源模塊提供，驅(qū)動器信號端采用+24V供電，需加1.5K限流電阻（見圖3-2中1.5K電阻）。驅(qū)動器輸入端

65、為低電平有效。PLC通過控制其輸出點來控制驅(qū)動器光耦的開合，當PLC輸出線圈得電</p><p><b>　　表3-1 電氣規(guī)格</b></p><p><b>　　表3-2 電流設定</b></p><p><b>　　表3-3 細分設定</b></p><p>　　表3-4

66、 接線信號描述</p><p>　　時，晶體管導通，相應的觸電輸出低電平，使驅(qū)動器光耦導通，當PLC輸出線圈失電時，</p><p>　　晶體管關斷，使驅(qū)動器光耦截止。另外若不采用驅(qū)動器，而采用PLC輸出觸點直接驅(qū)動步進電機，會占用很多的輸出觸點，同時給編程帶來不便。</p><p>　　圖3-2 PLC控制器與步進電機驅(qū)動器連接及工作原理</p>&

67、lt;p><b>　　3.1.3 傳感器</b></p><p>　　本裝置中使用的傳感器有接近開關和行程開關?；蜌鈯A的正反轉限位采用接近開關（金屬傳感器），通過調(diào)整基座和氣夾上的金屬塊的位置，可以在一定范圍內(nèi)改變基座</p><p>　　圖3-3 傳感器工作原理圖</p><p>　　和氣夾的旋轉角度。機械手的伸縮、升降均采用行程開

68、關來限位，并通過改變行程開關的位置來調(diào)節(jié)橫軸和豎軸的運動范圍。</p><p>　　1、接近開關：接近開關有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍色接電源的負極、黑色為輸出信號，當與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。與PLC之間的接線圖如下，當傳感器動作時，輸出端對地接通。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構成回路，PLC信號輸入有效，工作原理如圖3-3所示。</p><p>　　2

69、、行程開關：當檔塊碰到開關時，常開點閉合。</p><p>　　3.1.4 直流電機驅(qū)動單元</p><p>　　本裝置中直流電機驅(qū)動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉動方向的，從而實現(xiàn)基座和氣夾的正反轉。本模型所用輸入、輸出均為低電平有效。其中IN端接PLC的輸出端口，OUT端接模型的信號輸入端。COM端接PLC的傳感器電源負端。電平轉換板原理圖如圖3-4所示。</p&g

70、t;<p>　　圖3-4 電平轉換板原理圖</p><p>　　3.2 機械手的動作實現(xiàn)過程</p><p>　　機械手的全部動作由步進電機和直流電機進行驅(qū)動控制。機械手結構示意圖如圖3-5所示。步進電機的運動需要驅(qū)動器，有脈沖輸入時步進電機才會動作，且每當脈沖由低變高時步進電機走一步；改變電機轉向時，需要加方向信號。機械手的上升/下降、前伸/后縮動作就是通過控制這兩個步進電

71、機的正反轉來實現(xiàn)的?；D/反轉和氣夾正轉/反轉是通過兩個繼電器的吸合與斷開來控制直流電機的轉動方向來實現(xiàn)的。機械手的放松/夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥控制。當該線圈通電時，機械手放松；該線圈斷電時，機械手夾緊[13]。</p><p>　　打開電源，按下起動按鈕時，開機復位。機械手的動作示意圖如圖3-6所示機械手若不在原點則PLC向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機一反轉，橫軸后縮。當后縮到位時碰到

72、后限位開關，然后主機向驅(qū)動器二輸入脈沖信號，步進電機二正轉，機械手上升。上升到底時碰到上限位開關，上升停止，回到原點。主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機二反轉，機械手下降。降到底時碰到下限位開關，下降停止，氣夾電磁閥斷電，機械手夾緊。夾緊后，主機向驅(qū)動器二只輸入脈沖信號，步進電機二正轉，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升停止。PLC向驅(qū)動器一只輸入</p><p>　　圖3-5 機械手結

73、構示意圖</p><p>　　圖3-6 機械手的動作示意圖</p><p>　　脈沖信號，步進電機一正轉，機械手前伸，前伸到位時，碰到前限位開關，前伸停止。主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機二反轉，機械手下降。降到底時碰到下限位開關，下降停止，同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，主機向驅(qū)動器二只輸入脈沖信號，步進電機二正轉，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升停

74、止。上升到頂時，碰到上限位開關，上升停止。PLC向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機一反轉，橫軸后縮。機械手后縮，當后縮到底時碰到后限位開關，然后主機向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進電機二反轉，機械手下降。下降到底時碰到下限位開關，下降停止，回到原點。至此，機械手經(jīng)過八步動作完成一個循環(huán)[14]。</p><p>　　3.3 PLC程序設計</p><p>　　3.3.

75、1 I/O點數(shù)的確定及PLC類型的選擇</p><p>　　本次設計使用的是THWJX-1型機械手實物教學實驗裝置。本裝置需采用晶體管輸出型可編程控制器，可同時輸出兩路脈沖到步進電機驅(qū)動器，控制步進電機運行。由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，該機械手的控制為純開關量控制，且I/O點數(shù)不多，僅需11個輸入點和9個輸出點，考慮留有一定的裕量。故選用日

76、本三菱公司生產(chǎn)的多功能小型FX1N-24MT-D主機，該機輸入點為14個，輸出點為10個[15]。</p><p>　　3.3.2 PLC的I/O分配 </p><p>　　根據(jù)機械手動作的要求及機械手實物教學實驗裝置說明指導，輸入、輸出點分配如表3-5所示。</p><p>　　表3-5 PLC的I/O分配表</p><p>　　3.3.3

77、 編程指令的選擇</p><p>　　方案一：使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點，但因為存在大量的自保持觸點，使程序代碼較長。</p><p>　　方案二：采用以轉換為中心的編程方式。這種編程方式與轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴格的對應關系，用它編制復雜的順序功能圖的梯形圖時，會有很大幫助。</p&g

78、t;<p>　　方案三：采用STL指令的編程方式。STL指令（步進梯形指令）是三菱廠家設計的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護，且代碼較短。</p><p>　　經(jīng)論證本次設計采用的編程方式選用方案三。</p><p>　　3.3.4 PLC程序的設計</p><p>　　程序流程圖見附錄1、順序功能圖

79、見附錄2、梯形圖見附錄3、指令表見附錄4。</p><p>　　3.4 PLC程序的調(diào)試</p><p>　　由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，都將不能保證PLC正常、安全、可靠的運行。因此，討論PLC設計調(diào)試就具有十分重要的意義。</p><p&g

80、t;　　3.4.1 PLC控制的安裝與布線</p><p><b>　　1、 輸入接線</b></p><p>　?。?）輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。 </p><p>　?。?）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 </p><p>　?。?）利用普通

81、二極管恰當?shù)拇釉赑LC輸入回路中，防止信號干擾，使PLC輸入信號大大增強。</p><p><b>　　2、電源接線</b></p><p>　　電源是PLC引入干擾的主要途徑之一，PLC應盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高PLC的可靠性有很大幫助。PLC的供電線路應與其他大功率用電設備或強干擾設備（如高頻爐、弧焊機等）分開。為了提高整個系統(tǒng)的抗干

82、擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。隔離變壓器是初級和次級之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。在選用交流穩(wěn)壓器時，一般可按照實際最大需求容量的130%計算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠[16]。<

83、;/p><p>　　PLC供電電源為50Hz、220V10%的交流電。由于本設計使用的是FX1N系列可編程控制器，所以有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器（如光電開關或接近開關）提供直流24V電源。</p><p><b>　　3、接地</b></p><p>　　正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為

84、了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。</p><p>　　3.4.2 機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖</p><p>　　PL

85、C外部電氣接線圖見附錄5。</p><p>　　3.4.3 機械手控制程序的調(diào)試</p><p>　　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。在使用STL指令編程時，剛開始由于對STL指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械手動作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。機械手運行良好，動作正確

86、、符合控制要求。</p><p>　　第四章 MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應用</p><p>　　4.1 MCGS的概述</p><p>　　4.1.1 MCGS的簡介</p><p>　　MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）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

87、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，在自動化領域有著廣泛的應用。其主要特征和功能大體為：具有簡單靈活的可視化操作界面、實時性強、有良好的并行處理性能、有豐富生動的多媒體畫面、開放式結構、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能、完善的安全機制、強大的網(wǎng)絡功能、多樣化的報警功能、支持多種硬件設備、方便控制復雜

88、的運行流程、良好的可維護性和可擴充性、設立對象元件庫組態(tài)工作簡單方便、能實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理等等[17]。</p><p>　　4.1.2 MCGS的構成</p><p>　　MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。</p><p>　　用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。用

89、戶組態(tài)生成的結果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構成用戶引用系統(tǒng)。組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運行環(huán)境的過渡，它們之間的關系如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 組態(tài)環(huán)

90、境和運行環(huán)境關系圖</p><p>　　由MCGS生成的用戶應用系統(tǒng)，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分組成，如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 MCGS用戶應用系統(tǒng)結構圖</p><p>　　4.1.3 MCGS的主要特性和功能</p><p>　　（1）簡單靈活的可視化操作界面。</p&g

91、t;<p>　　（2）實時性強、良好的并行處理性能。</p><p>　?。?）豐富、生動的多媒體畫面。</p><p>　　（4）開放式結構，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能。</p><p>　　MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構件的形式來構造，不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件

92、）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。除此以外，MCGS還提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB、VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構件來擴充系統(tǒng)的功能。MCGS用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。MCGS設立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便，易于實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。</p><p>　　4.1.4 MCGS的編程語言</p><p&g

93、t;　　MCGS全中文組態(tài)軟件，采用C++語言編制，核心為組態(tài)結構。構架合理、連接靈活，結構層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。它是基于WIN95/98/NT視窗結構，能夠快速構造和生成數(shù)據(jù)管理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等界面，輕松實現(xiàn)各種工程曲線、報表、數(shù)據(jù)瀏覽、遠程通訊、遠程采集、遠程診斷等功能的先進軟件。</p><p>　　MCGS組態(tài)軟件采用Basic的腳本語言編程，有強大的圖形化流程策略組態(tài)工

94、具，使編程工作降到最少，令用戶愛不釋手。MCGS全中文組態(tài)軟件能支持目前市場上絕大部分硬件，其網(wǎng)絡版更使“決勝千里之外”成為可能。</p><p>　　4.1.5 MCGS的數(shù)據(jù)結構</p><p>　　MCGS數(shù)據(jù)庫管理功能強大，分為數(shù)據(jù)前處理（可以對設備采集進來的數(shù)據(jù)進行多種數(shù)值處理）、數(shù)據(jù)后處理（可通過各種內(nèi)部函數(shù)、運算符、腳本程序?qū)崟r采集的數(shù)據(jù)進行處理）、實時數(shù)據(jù)處理（提供數(shù)據(jù)瀏

95、覽，各種曲線、報表等功能構件，對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行查詢、排序、運算等操作），同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)ODBC接口和OLE實時調(diào)用，可以和SOL、Server、Oracle、Access等數(shù)據(jù)庫相連，提供多種數(shù)據(jù)轉換方式，每種方法都可以獨立使用或組合使用。</p><p>　　數(shù)據(jù)瀏覽構件可同時以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實時曲線可以動態(tài)顯示當前的數(shù)據(jù)，并可以設定上下限值和時間的長短，以便于用戶查

96、詢，同時提供EXCEL報表和MCGS自由報表。</p><p>　　4.1.6 MCGS的作用</p><p>　　MCGS全中文組態(tài)軟件是真正的32位程序，支持多任務、多線程，提供近百種繪圖工具和基本圖符。使用ActiveDLL把設備驅(qū)動掛接在系統(tǒng)之中，支持數(shù)據(jù)采集板、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡設備，它支持ActiveX控件，包括溫控曲線、實時曲線、計劃曲線、歷史曲線、XY

97、曲線、實時報表、歷史報表、單行報表、配方管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計、多媒體輸出等眾多構件。</p><p>　　MCGS全中文組態(tài)軟件可完整實現(xiàn)ODBC接口，可與SQLServer、Oraver、Oracle、Access等主要數(shù)據(jù)庫相連，可實現(xiàn)各種復雜的報表，并以不同方式增加、刪除數(shù)據(jù)庫中的記錄，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWORKS等多種現(xiàn)場總線。它還具有強大的網(wǎng)絡功能，支持TCP/I

98、P、MODEM、485/422/232等多種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸方案，提供4級安全保密機制。 </p><p>　　工程組態(tài)軟件MCGS的最大優(yōu)點是組態(tài)方便，它融會了中外工控組態(tài)軟件的眾多長處，只要是稍具外語常識，即可以方便組態(tài)[18]。</p><p>　　4.2 工程的建立與變量的定義</p><p>　　4.2.1 工程的建立</p><p>

99、　　首先雙擊桌面MCGS組態(tài)環(huán)境圖標，進入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺。</p><p>　　單擊文件菜單中“新建工程”選項，自動生成新建工程，默認的工程名為：“新建工程0.MCG”。</p><p>　　選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。</p><p>　　在文件名一欄內(nèi)輸入“機械手控制系統(tǒng)”，點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。如圖4-3所

100、示。</p><p>　　圖4-3 MCGS工作臺窗口</p><p>　　在MCGS中，變量也叫數(shù)據(jù)對象。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。數(shù)據(jù)對象是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。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)變量存盤相關的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。</

101、p><p>　　4.2.2 變量的分配</p><p>　　在開始定義之前，我們先對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量。本系統(tǒng)至少需要16個變量，見表4-1。</p><p>　　表4-1 機械手控制系統(tǒng)變量分配表</p><p>　　機械手動作控制信號本身要求高電平，而開關量輸出通道是反相輸出，因此上升等幾個變量需設計為低電平有效，即送“0”動作。&

102、lt;/p><p>　　4.2.3 變量定義的步驟</p><p>　　單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”選項卡，進入“實時數(shù)據(jù)庫”窗口頁，如圖4-4所示。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對象?，F(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進去。</p><p>　　單擊工作臺右側“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加了一個新的數(shù)據(jù)對象，如

103、圖4-5所示。</p><p>　　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)對象屬性設置” 窗口。</p><p>　　圖4-4 實時數(shù)據(jù)庫窗口</p><p>　　圖4-5 實時數(shù)據(jù)庫窗口</p><p>　　圖4-6 數(shù)據(jù)對象屬性設置窗口</p><p>　　將“對象名稱”改為：啟動按鈕；“

104、對象初值”改為：0；“對象類型”選擇：開關型；在“對象內(nèi)容注釋輸入框”內(nèi)輸入：機械手啟動信號，X11輸入，1有效。</p><p>　　單擊“確定”。如圖4-6所示。</p><p>　　按照步驟2~5，根據(jù)上面列表，設置其他數(shù)據(jù)對象。</p><p><b>　　單擊“保存”按鈕。</b></p><p>　　4.2.

105、4 設備與變量連接</p><p>　　在工作臺“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。</p><p>　　點擊工具條中的“工具箱”圖標，打開“設備工具箱”。</p><p>　　單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖4-7所示窗口。</p><p>　　在可選設備列表中，雙擊“通用設備”。</p><p>

106、;　　圖4-7 設備管理窗口</p><p>　　雙擊“串口通訊父設備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設備圖標。</p><p>　　雙擊串口通訊父設備圖標，將“串口通訊父設備”添加到右側選定設備列表中。</p><p>　　雙擊“PLC設備”，在下方出現(xiàn)“三菱”文件夾，雙擊“三菱”文件夾，出現(xiàn)“FX-232”， 雙擊“FX-232”圖標，將三菱“FX-232” 添加到右側

107、選定設備列表中。</p><p>　　單擊“確認”，并保存。</p><p>　　在工作臺“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。設備被添加到設備組態(tài)窗口中，如圖4-8所示。</p><p>　　雙擊“設備1-[三菱FX-232]”，進入模擬設備屬性設置窗口，如圖4-9所示。</p><p>　　單擊基本屬性頁中的“內(nèi)部屬性”選項，該項右側會

108、出現(xiàn)圖標，單擊此按鈕進入“內(nèi)部屬性”設置。將：通道1、2的最大值分別設置為：10、12。</p><p>　　圖4-8 設備組態(tài)窗口</p><p>　　圖4-9 設備屬性設置窗口</p><p>　　單擊“確認”，完成“內(nèi)部屬性”設置。</p><p>　　單擊“通道連接”標簽，進入通道連接設置。依次進入通道連接，直至通道全部連接完成。進入

109、“設備調(diào)試”屬性頁，即可看到通道值中數(shù)據(jù)在變化。單擊“保存”按鈕。至此設備與變量（數(shù)據(jù)對象）的連接完成。</p><p>　　圖4-10 工作臺窗口</p><p>　　4.3 工程畫面的創(chuàng)建</p><p>　　在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”、“窗口1”。如圖4-10所示。</p><p>　　選中“窗口0”，單擊“窗

110、口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。</p><p>　　圖4-11 用戶窗口屬性設置</p><p>　　將窗口名稱改為：封面窗口；窗口標題改為：封面窗口；窗口位置選中“最大化顯示”、“固定邊”，窗口背景色選為藍色，其他不變，單擊“確定”。這時“封面窗口”底色變?yōu)樗{色。如圖4-11所示。</p><p>　　選中“窗口1”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置

111、”。</p><p>　　將窗口名稱改為：機械手監(jiān)控畫面；窗口標題改為：機械手監(jiān)控畫面。窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。</p><p>　　在“用戶窗口”中，選中“封面窗口”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。對“機械手監(jiān)控畫面”進行同樣的設置。</p><p>　　4.3.1 封面窗口及監(jiān)控