基于plc控制的機械手的設計-資料下載頁

　　

【正文】 制。 工程組態軟件 MCGS 的最大優點是組態方便，它融會了中外工控組態軟件的眾多長處，只要是稍具外語常識，即可以方便組態 [18]。 工程的建立與變量的定義 工程的建立1) 首先雙擊桌面 MCGS 組態環境圖標，進入組態環境，屏幕中間窗口為工作臺。2) 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 ”。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。4) 在文件名一欄內輸入“機械手控制系統” ，點擊“保存”按鈕，工程創建完畢。如圖 43 所示。溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 31 頁圖 43 MCGS 工作臺窗口在 MCGS 中，變量也叫數據對象。實時數據庫是 MCGS 工程的數據交換和數據處理中心。數據對象是構成實時數據庫的基本單元，建立實時數據庫的過程也就是定義數據對象的過程。定義數據對象的內容主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍確定與數據變量存盤相關的參數，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。 變量的分配在開始定義之前，我們先對系統進行分析，確定需要的變量。本系統至少需要 10 個變量，見表 41。表 41 機械手控制系統變量分配表變量名 類型 初值 注釋啟動按鈕 開關型 0 機械手啟動控制信號，X0 輸入，1 有效夾緊 開關型 1 機械手動作控制——夾緊，輸出，0 有效放松 開關型 1 機械手動作控制——放松，輸出，0 有效上升 開關型 1 機械手動作控制——上升，輸出，0 有效下降 開關型 1 機械手動作控制——下降，輸出，0 有效左旋 開關型 1 機械手動作控制——前伸，輸出，0 有效右旋 開關型 1 機械手動作控制——后縮，輸出，0 有效X7 開關型 0 連續/單X10 開關型 0 中斷為 1初始位置 開關型 1 工件處于初始位置時為 1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。溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 32 頁 變量定義的步驟1) 單擊工作臺中的“實時數據庫”選項卡，進入“實時數據庫”窗口頁，如圖 44 所示。窗口中列出了系統已有變量“數據對象”的名稱。其中一部分為系統內部建立的數據對象。現在要將表中定義的數據對象添加進去。2) 單擊工作臺右側“新增對象” 按鈕，在窗口的數據對象列表中，增加了一個新的數據對象，如圖 45 所示。3) 選中該數據對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數據對象屬性設置” 窗口。圖 44 實時數據庫窗口圖 45 實時數據庫窗口溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 33 頁圖 46 數據對象屬性設置窗口4) 將“對象名稱”改為：啟動按鈕；“對象初值”改為：0；“對象類型”選擇：開關型；在“對象內容注釋輸入框”內輸入：機械手啟動信號，X11 輸入，1 有效。5) 單擊“確定” 。如圖 46 所示。6) 按照步驟 2~5，根據上面列表，設置其他數據對象。7) 單擊“保存”按鈕。 設備與變量連接1) 在工作臺“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。2) 點擊工具條中的“工具箱” 圖標，打開“設備工具箱” 。3) 單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖 47 所示窗口。4) 在可選設備列表中，雙擊“通用設備” 。溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 34 頁圖 47 設備管理窗口5) 雙擊“串口通訊父設備” ，在下方出現串口通訊父設備圖標。6) 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。7) 雙擊“PLC 設備” ，在下方出現“三菱”文件夾，雙擊“三菱”文件夾，出現“FX232” ， 雙擊“FX232”圖標，將三菱“FX232” 添加到右側選定設備列表中。8) 單擊“確認” ，并保存。9) 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窗口中，如圖 48 所示。10) 雙擊“設備 1[三菱 FX232]”，進入模擬設備屬性設置窗口，如圖 49所示。11) 單擊基本屬性頁中的“內部屬性”選項，該項右側會出現 圖標，單擊此按鈕進入“內部屬性”設置。將：通道 2 的最大值分別設置為：12。溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 35 頁圖 48 設備組態窗口 圖 49 設備屬性設置窗口12) 單擊“確認” ，完成“內部屬性”設置。13) 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“設備調試”屬性頁，即可看到通道值中數據在變化。單擊“保存”按鈕。至此設備與變量（數據對象）的連接完成。圖 410 工作臺窗口溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 36 頁 工程畫面的創建1) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0”、 “窗口 1”。如圖 410 所示。2) 選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性” ，進入“用戶窗口屬性設置” 。圖 411 用戶窗口屬性設置3) 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”底色變為藍色。如圖 411 所示。4) 選中“窗口 1”，單擊“窗口屬性” ，進入“用戶窗口屬性設置” 。5) 將窗口名稱改為：機械手監控畫面；窗口標題改為：機械手監控畫面。窗口位置選中“最大化顯示” ，其它不變，單擊“確認” 。6) 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“機械手監控畫面”進行同樣的設置。 封面窗口及監控畫面的制作1) 選中“封面窗口”的窗口標題，單擊“動畫組態” ，進入動畫組態窗口，開始編輯畫面。2) 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱。3) 選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，鼠標的光標呈“十字”形，在窗溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 37 頁口頂端中心位置拖拽鼠標，根據需要拉出一個一定大小的矩形。4) 在光標閃爍位置輸入文字“歡迎進入 MCGS 監控系統” ，按回車鍵或在窗口的任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。圖 412 封面窗口5) 選中文字框，作如下設置。6) 點擊“填充色”按鈕，設定文字框的背景顏色為：沒有填充。7) 點擊“線色”按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。8) 點擊“字符字體”按鈕，設置文字字體為：行楷；字型為：粗斜體；大小為：48。9) 點擊“字符顏色”按鈕，將文字顏色設為：“紅色” 。單擊“保存” ， “封面窗口”畫面編輯完畢。如圖 412 所示。圖 413 對象元件管理溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 38 頁10) 選中“機械手監控畫面”的窗口標題，單擊“動畫組態” ，進入動畫組態窗口，對“機械手監控畫面” 進行相同的操作。單擊繪圖工具箱中的“插入元件”圖標，彈出“對象元件管理”對話框，單擊“其他”文件夾，選中“機械手”元件，按“確定”按鈕把“機械手”元件添加到動畫組態中。 “對象元件管理”如圖 413 所示。在圖 412 中，機械手的“封面窗口”中使用到了“進入”和“退出”按鈕。“進入” 按鈕是用來進入 MCGS 運行環境中“機械手監控畫面”的， “退出”按鈕則是用來退出運行環境的。 “機械手監控畫面”如圖 414 所示，設計了 8個指示燈，代表機械手夾緊、放松、上升、下降、前伸、后縮等動作。運行時，指示燈隨機械手動作變化做相應指示。圖 414 機械手監控畫面溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 39 頁第五章 結 論在本次課題設計中，機械手模型控制系統采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統的可靠性。同時，使用 PLC 進行控制可方便更改生產流程，增強控制功能。通過本次設計，可以根據工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數，實現機械手控制系統的不同工作需求，機械手控制系統具有了很大的靈活性和可操作性。利用組態軟件 MCGS 對機械手控制系統進行監控，可以以最少的人員配置來加強對機械手的管理，提供較為直觀、清晰、準確的機械手運行狀態，進而為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統的工作效率。MCGS是一種比較新穎的軟件，將 MCGS 應用于機械手的自動控制對我來說是一次新的體驗。本文中介紹的機械手模型控制系統對于教學有很好的輔助作用。機械手控制技術是一項綜合型的技術，機械手控制系統又是一個復雜的隨機系統，本次設計的機械手模型控制系統與真正的機械手控制系統之間還有很大的差距。由于對組態軟件 MCGS 掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應用到監控系統中。另外，本文中的機械手模型控制系統比較簡單，還需要不斷改進和加強。溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 40 頁參考文獻[1] 廖常初．可編程序控制器應用技術(第四版) ．重慶：重慶大學出版社，2022，114[2] 許志軍．工業控制組態軟件及應用．北京：機械工業出版社．2022，192198[3] 王承義．機械手及其應用．北京：機械工業出版社，1981，1225[4] 彭商賢、趙臣、張啟先．試論國內外機器人機械學的發展趨向[J]，機器人，1991，13 (3)：4853[5] Saeed B. Niku, Introduction to Robotics: Analysis, Systems, Application. USA: Pearson Education,2022,16~42[6] 陳懇，楊向東，劉莉，楊東超．機器人技術與應用．北京：清華大學出版社，2022，2735[7] 吳建強．可編程控制器原理及其應用．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998，1260[8] 林小峰．可編程序控制器及應用．北京：高等教育出版社，1991，1726[9] David G. Johnson. “Programmable Controllers for Factory Automation”. Marcel Decker, Inc. New York and Basel, 1987,10~23 [10] 王永華．現代電氣及可編程序控制器技術．北京：航空航天大學出版社，2022，3245[11] MITSUBISHI PROGRAMMABLE CONTROLLER MELSEC F1 SERIES Programming Manuol. Mitsubishi Electric ,12~18[12] 廖常初．可編程控制器的編程方法與工業應用．重慶：重慶大學出版社，2022，2637[13] 郭洪紅．工業機器人技術．西安：西安電子科技大學出版社，2022 年，2028[14] 王承義．機械手及其應用．北京：機械工業出版社，溫州科技職業學院畢業論文（設計）第 41 頁1981，825張鳳珊．電器控制及可編程序控制器．北京：中國輕工業出版社．1999，6279致謝 經過了一個多月的時間，我終于完成了論文。從開始接到論文題目到系統的實現，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。本設計在老師的悉心指導和嚴格要求下業已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著他的心血和汗水，在大學三年的學習和生活期間，也始終感受著老師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業論文工作順利完成，在此向溫科院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們三年來的辛勤栽培。在論文完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！