基于plc的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設計-全文預覽

　　

【正文】 體的控制要求是：完成一個用PLC控制的工業(yè)機械手控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機械手從原點位置（A點）將物品抓放至終點位置（B點）的控制。方案三：選擇編程程序方式是STL的指令方式，STL步進梯形指令是專門設計來用于順序控制的，使用該指令會更加方便，易于調(diào)試和維修。PLC控制系統(tǒng)和STD工控機之間的區(qū)別在于，無論是哪個方面論述，從簡單的安裝到維修等存在著相似之處，而PLC具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在其他一些模式下進行運行，不夠在線性運行下的狀態(tài)，可能需要進行較大的程序修改，功能略低于STD工控機的控制系統(tǒng)，但是從另一方面來說，PLC控制系統(tǒng)的性能比STD工控機更具有優(yōu)勢，例如：開關量控制。隨著電力電子技術的推廣，大規(guī)模的集成電路技術，PLC控制系統(tǒng)逐漸走向成熟期，功能也得到了實際性的提高，不僅如此邏輯運算中也在增加了許多功能，例如：數(shù)值功能運算，閉環(huán)調(diào)節(jié)，模擬量和PID調(diào)節(jié)等等，PLC的控制功能逐漸向工業(yè)控制計算機靠近，各方面都得到很大的發(fā)展，構成了一個集散的系統(tǒng)。目前，工業(yè)自動化領域比較典型的控制方式有：（1）可編程控制器（PLC）；（2）工業(yè)控制計算機（IPC）；（3）集散控制系統(tǒng)（DCS）。隨著現(xiàn)在步進電機的控制發(fā)展，伺服電機控制模塊發(fā)展的出現(xiàn)，更是使PLC控制的領域得到更大的推廣。（2）繼電器控制和半導體控制都存在不足的地方，例如：生產(chǎn)一個工藝設備，原先設定好了，設定好了就只能執(zhí)行一個工藝設備，隨著工業(yè)控制的發(fā)展，工藝設備存在不斷更新?lián)Q代，然而生產(chǎn)其他的工藝設備，則要把現(xiàn)成生產(chǎn)設備以及外部接線全部修改，這樣給工業(yè)帶來了大量的物力和人力，經(jīng)濟上帶來了太大的負擔，以上兩種不能完成，但是PLC控制則可以完善存在的不足的地方，PLC可以通過軟件控制，對于不同的工藝只要修改PLC的梯形圖程序，按照工藝的要求設計我們需要的編程程序，這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的效果。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。現(xiàn)在的PLC通過革新，開始采用一些集成度相對來說比較高的電子元件，由無觸點的半導體電路來實現(xiàn)和完成，這樣的可靠性是觸點繼電接觸器無法比較的，而且PLC由硬件和軟件系統(tǒng)組成，大大的提高了抗干憂能力，能夠適應比較惡劣工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關系來看，處理過程似乎是同時完成的。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。在上個世紀60年代，為了尋求一種能適應工業(yè)生產(chǎn)的要求，同時為了減少繁瑣的工作流程和成本資金，把計算機技術應用到工業(yè)發(fā)展過程中，美國的通用汽車制造公司（GM），開始研發(fā)設想把計算機的功能和繼電接觸器控制系統(tǒng)功能想結合，研發(fā)出一種全新的系統(tǒng)，以滿足工業(yè)發(fā)展的需求。（5）組態(tài)軟件的控制功能組態(tài)的控制功能在多年經(jīng)驗的積累下逐漸成熟起來，在畫面控制，實現(xiàn)的功能等等都得到大大的提高，優(yōu)化了每個設置的界面操作，這使工程師要求相對來說也得到提高，在不斷發(fā)展進步的過程中，過去的工業(yè)控制已經(jīng)不能滿足客戶和生產(chǎn)的要求，現(xiàn)在的開發(fā)商更加注重于組態(tài)軟件的實用性和操作性，控制功能也得到完善，例如：組態(tài)軟件的PLC和先進過程的控制技術等等，這些的發(fā)展使組態(tài)在控制方式得到提高，方便性，實用性得到廣大市場的普及和推廣，同時也受到社會的關注。增加功能最常用的手段是ActiveX組件的應用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能及實現(xiàn)引入對象在腳本語音中的訪問。第一種方式可以完成一些高級的系統(tǒng)功能，但是它要求使用類似高級語言的語句來書寫腳本，結合組態(tài)系統(tǒng)的函數(shù)調(diào)用來完成和實現(xiàn)，雖然說可以實現(xiàn)一些高級的系統(tǒng)功能，但還是存在一些不足之處，例如：這種方式多數(shù)是國內(nèi)設計的組態(tài)，對一些腳本語言還是不能使用，沒有具備完善的功能，很多腳本語句只能提供一些簡單的IF、THEN、ELSE的語句結構，循環(huán)控制語句暫時還沒有提供的，這樣就給書寫腳本語句帶來了一定的困難。（1）數(shù)據(jù)采集的方式不同的組態(tài)軟件能提供不同的數(shù)據(jù)采集程序，這是該組態(tài)本身上的設計，也能給用戶提供不同配置的方式。組態(tài)王軟件的出現(xiàn)之前存在的問題，例如：工作效率低下、可靠性不高、開發(fā)應用時間長，往往得不到工業(yè)生產(chǎn)的需求，而且與外部設備數(shù)據(jù)處理能力較弱等，這些問題都得到很好的解決，自動化工程師還可以根據(jù)自己的需求利用組態(tài)軟件構建屬于自己的一套應用系統(tǒng)。隨著技術的成熟，集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System,簡稱DCS）在運用中得到廣泛的關注同時也給自動化工程師熟練掌握，“組態(tài)”的概念也運用而生。數(shù)據(jù)類型：Bit，離散型，可讀寫數(shù)值標識：“0”表示通訊正常或者允許通訊；“1”表示通訊故障或者暫停設備通訊。在組態(tài)軟件設備中出現(xiàn)“Modem_COM1”設備，：(2)設備撥號使用一、IPC：控制撥號通斷積存器。Y1 //設置文件1為活動狀態(tài)//ATamp。W0amp。K0 //不使用流控ATamp。Famp。當設備為標準RS485/RS422時，需要先通過標準RS485/232轉(zhuǎn)換模塊先轉(zhuǎn)換成232接口再接到modem上。（6） I/O驅(qū)動程序該驅(qū)動程序主要是和I/O設備通訊并起到交換數(shù)據(jù)的作用，在組態(tài)系統(tǒng)軟件中通用標準的I/O驅(qū)動程序主要是DDE和OPC Client兩個。（3） 圖形界面運行程序組態(tài)系統(tǒng)軟件運行的環(huán)境中，計算機內(nèi)存設計的圖形目標系統(tǒng)及其圖形設計的運行程序，這些都能在計算機中實行實時運行狀態(tài)。但是在設計的過程當中往往會遇到很多問題，例如：組態(tài)數(shù)據(jù)需要經(jīng)常備份、組態(tài)仿真界面需要借鑒別人成功的范例、同時還需要經(jīng)常了解保存的工程項目。建立用戶所需要的數(shù)據(jù)庫文件，生成圖形目標應用系統(tǒng)，這些開發(fā)環(huán)境下的系統(tǒng)能夠在組態(tài)運行環(huán)境中運行使用。美國wonderware公司推出第一個商業(yè)化組態(tài)軟件intouch。2組態(tài)王Kingview 隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）的出現(xiàn)被熟知，在PC技術向工業(yè)領域滲透中占據(jù)特殊而重要的地位。隨著科學技術的進步與成熟，當今社會的發(fā)展趨勢下，社會主義市場經(jīng)濟控制的國民經(jīng)濟，傳統(tǒng)的工業(yè)流水線、復雜有害的成所、不適應人類工作的環(huán)境等這一系列情況，運用而生的機械手將逐步代替人類工作，這是社會發(fā)展的必然趨勢，同時也是人類智慧的體現(xiàn)。這無疑是對機械手未來發(fā)展前景帶來了希望，特別是一些中小型企業(yè)的發(fā)展，降低投資的資金獲得等價先進的生產(chǎn)水平能力。而國外的機械手技術相對來說，比國內(nèi)的技術要更成熟一些，能夠?qū)崿F(xiàn)更多自動化的操作，機械化的水平更是逐步完善，可以完成人類基本上的動作，包括位置的準確性、控制的速度、動作的靈敏性，這些國外的技術都是值得我們?nèi)W習和借鑒，當然國外目前也是存在缺陷的，一些觸覺、視覺性能的機械手還沒有完全研究成熟，這也是意味著我們研究該課題的重要性，而機械手的設計還要涉及到每一個系統(tǒng)細小的基本單元。因而，機械手控制技術的發(fā)展具有極其重大的意義。本設計主要介紹了國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀及可編程控制器S7200 PLC的研究發(fā)展趨勢，基于PLC編程可知，組態(tài)王可以實現(xiàn)與S7200編程器相結合，組建簡單的仿真界面，通過仿真軟件可以清晰的了解到機械手的操作，包括上移、下移、左移、右移。為了適應社會需求的變化，人類不斷實踐和探索，機械手應運而生，相應的各種難題迎刃而解。現(xiàn)代的機器手己經(jīng)應用于眾多領域：在汽車組裝線上對車身進行焊接和噴漆；用于醫(yī)療領域的微型手術方面已有許多進展。目前在國內(nèi)的機械手主要是從事一些簡單的操作工作，例如：簡單的機床加工，鍛造簡單工程，一些熱處理而已，要想實現(xiàn)更加自動化的操作，還需要投入大量的科學研究，對于我國來說，這是非常必要的一個研究，研究成熟之后將會對工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的便利，同時也意味著我國的技術更向前邁一步，這將會是革命性的變化。然而現(xiàn)在PLC的技術到了一個非常成熟的境界，不僅控制功能得到質(zhì)一樣的飛躍，功耗和體積日益減小，成本下降，可靠性增強，編程能力得到提高以及檢測故障的能力也得到提升，PLC決定了工業(yè)生產(chǎn)的方向，成為了自動化控制的支柱。為了實現(xiàn)機械手的全面推廣，國家把研究機械手這領域列入到五年計劃當中，并投入了大量的資金發(fā)展，也成功的制造了一系列的機器人控制。然而PLC與組態(tài)王的結合，更是實現(xiàn)了實時監(jiān)測機械手在工作當中的運作，監(jiān)測運作過程中會出現(xiàn)的故障問題，這樣大大的減少了人類的工作，提高了工作的效率，出現(xiàn)故障問題我們都能在第一時間發(fā)現(xiàn)，并做出準確的判斷，實現(xiàn)這樣的一體化的自動系統(tǒng)，需要我們在不斷實踐中摸索，在未來我國現(xiàn)代化發(fā)展過程中也會起到巨大的作用。 （3）80年代中后期：基于PC計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，并發(fā)展壯大。
國外軟件商提供的組態(tài)軟件產(chǎn)品：
（1）德國Seimens公司的WinCC
（2）美國Wonderware公司的Intouch
（3）美國Intellution公司的iFix／Fix
（4）美國Rockwell公司的RSView
（5）美國NI的Labview
國內(nèi)自行開發(fā)的產(chǎn)品的組態(tài)軟件產(chǎn)品：
（1）北京亞控的組態(tài)王、三維力控科技的力控、
（2）昆侖通態(tài)的MCGS、易控、世紀星、紫金橋等使用軟件的工作階段劃分根據(jù)組態(tài)系統(tǒng)環(huán)境劃分，： （1）組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：根據(jù)組態(tài)王的軟件設計，自動化工程師為了能設計一個可靠的控制方案，同時能夠在組態(tài)王軟件支持下進行應用程序系統(tǒng)生成的一個工作環(huán)境。 按照成員構成劃分，每一個功能都具有其一定的獨立性，而