基于mcgs和plc的機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計論文(已修改)

　

【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）基于MCGS和PLC的機械手控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人類活動給世界帶來了巨大的改變。在科技進步的同時，以各種控制器控制的不同類型的機械手以其突出的性能越來越多的被人們所應(yīng)用。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(lǐng)域內(nèi)。工業(yè)中大量的生產(chǎn)活動，存在著很多不便于人類操縱的環(huán)節(jié)，特別是在工作環(huán)境較危險的情況下，如果使用具有遠程控制功能的機械手，則可以增加系統(tǒng)的安全性，大大的節(jié)約損耗，提高效率。可見，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。在本設(shè)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(shè)計，還研究了MCGS在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用組態(tài)軟件MCGS設(shè)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(zhǔn)確的機械手運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供了多方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。關(guān)鍵詞：機械手，PLC，MCGS ABSTRACTIn today39。s society, science and technology rapid development, human activities create world a huge change. In the meanwhile, technological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The homework in different occasions manipulator, especially in the special environment context for the human activity quickly smoothly caused great convenience and benefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for humans to manipulate the link, especially in a business environment is dangerous situation, if use has remote control functions may be increased manipulator, the security of the system, big save loss, improve efficiency. Visible, in automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator has bee an inevitable trend. .In this design the present condition of research about 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 design 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 was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and breakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated.Key words: manipulator，PLC，MCGS目 錄第一章 緒 論 1 課題背景 1 1 本文主要工作 2第2章可編程序邏輯控制器（PLC）和機械手概述 3 可編程序邏輯控制器（PLC） 3 PLC的結(jié)構(gòu) 3 PLC的發(fā)展歷程 4 PLC的硬件 5 PLC的主要特點 6 FX2N系列PLC介紹 7 機械手 9 機械手概述 9 9 10第三章 系統(tǒng)設(shè)計 11 系統(tǒng)方案分析設(shè)計 11 11 方案設(shè)計 11 硬件設(shè)計 13 輸入/輸出端子地址分配 13 PLC接線圖 13 系統(tǒng)程序設(shè)計 14 常用編程方法介紹 14 16 17 語句表 20 MCGS組態(tài)軟件 21 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 功能特點 22 工程的建立和變量的定義 26 動畫連接 29 調(diào)試 34第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計總結(jié) 35 系統(tǒng)調(diào)試 35結(jié) 論 36參考文獻 37致 謝 38附 錄1 FX2N基本指令 39 第一章 緒 論 課題背景隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC（即可編程邏輯編程器的簡稱）已經(jīng)進入日常生產(chǎn)、生活的各個方面，PLC的應(yīng)用在各行各業(yè)已成為必不可少的內(nèi)容。PLC作為通用的工業(yè)計算機，其功能日益強大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。PLC 從誕生至今，僅有30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與CAD/CAM、機器人技術(shù)一起被譽為當(dāng)代工業(yè)自動化的三大支柱。在現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)化的進一步發(fā)展，自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)在生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)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(chǎn)環(huán)境不利于人工進行操作。工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射和污染的場合，應(yīng)用更為廣泛。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。本次課題主要是應(yīng)用三菱公司FX2N系列PLC，對機械手的上下、左右以及抓取運動進行控制。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。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期的縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計，尤其是機械產(chǎn)品方案的設(shè)計手段，則顯得力不從心，跟不上時代發(fā)展的需要。目前，計算機輔助產(chǎn)品的設(shè)計繪圖、設(shè)計計算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計算機輔助設(shè)計卻遠遠不能滿足設(shè)計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國內(nèi)外設(shè)計學(xué)者進行方案設(shè)計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯(lián)系和機械產(chǎn)品方案設(shè)計計算機實現(xiàn)的的發(fā)展趨勢。 自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢、關(guān)系國際民生和國家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展就是從現(xiàn)實的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支持經(jīng)濟社會的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會的發(fā)展。這一方針是我國半個世紀科技發(fā)展實踐經(jīng)驗的概括總結(jié)，是面想未來，實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要抉擇。 科技人才是提高自主創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。要把創(chuàng)造良好環(huán)境和條件，培養(yǎng)和凝聚各類科技人才特別是優(yōu)秀拔尖人才，充分調(diào)動廣大科技人員的積極性和創(chuàng)造性，作為科技工作的首要任務(wù)，努力開創(chuàng)人才輩出、人盡其才、才盡其用的良好局面，努力建設(shè)一支與經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)相適用的規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)科技人才隊伍，為我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供充分的人才支撐和智力保證。 本文主要工作第一章：緒論 介紹該課題背景，對該系統(tǒng)的設(shè)計目的和意義做簡單介紹第二章：系統(tǒng)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(tǒng)方案的分析 設(shè)計 及程序的設(shè)計第四章：系統(tǒng)的調(diào)試 及設(shè)計總結(jié)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(jié)構(gòu)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(shè)備組成。各部分通過總線(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(jié)構(gòu)簡圖如下：外設(shè)I/O接口 輸出部件存儲器 EPROM 微處理器 運算器 控制器電源 輸入部件I/O擴展接口 I/O擴展單元 受控元件輸入信號外部設(shè)備圖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，通常可分為系統(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，缺一不可的可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。它是一種以微機處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信控制技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。（本次課題主要應(yīng)用三菱FX2N系列PLC進行設(shè)計） PLC的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在