plc畢業(yè)論文--機(jī)械手plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p>&l

2、t;p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　完 成 日 期 2015年 6 月 5 日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展,工業(yè)機(jī)械手在現(xiàn)在的生產(chǎn)過(guò)程中來(lái)越重要，是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)中不可或缺的重要部分</p><p>　　本文綜合了PLC控制的相關(guān)理論

4、和計(jì)算機(jī)模擬仿真,根據(jù)相關(guān)的機(jī)械手控制要求,完成了機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)仿真建設(shè)。同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、控制過(guò)程和構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能和控制方式進(jìn)行了研究。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)由控制器和驅(qū)動(dòng)模塊、執(zhí)行部位和相應(yīng)的組態(tài)仿真系統(tǒng)組成?？删幊炭刂破鞑捎昧巳獾腇X2N系列，并且利用了組態(tài)王軟件進(jìn)行了仿真。</p><p>　　本文的主要工作重點(diǎn)是機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)以及組態(tài)

5、仿真。控制方面的工作有：對(duì)軟件控制流程的制定和控制程序的編寫(xiě)，該部分使得系統(tǒng)可以按照控制要求工作在自動(dòng)循環(huán)模式中,從倉(cāng)庫(kù)中拿到工件，然后移動(dòng)到加工點(diǎn)進(jìn)行切角，最終放置在成品處結(jié)束工作。</p><p>　　此外,模擬仿真部分的設(shè)計(jì)工作主要包括組態(tài)王的設(shè)備配置、仿真畫(huà)面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)連接,數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),命令語(yǔ)言編寫(xiě)等等。通過(guò)觸發(fā)相應(yīng)的按鈕可以形象地看到機(jī)械手系統(tǒng)的工作狀況。</p><p>　　通

6、過(guò)上述工作,機(jī)械手最終可以按照控制程序的要求完成相應(yīng)動(dòng)作,并通過(guò)組態(tài)王進(jìn)行機(jī)械手運(yùn)行的仿真,達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的和要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞:PLC，機(jī)械手，控制系統(tǒng)，模擬仿真</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the continuous development of industria

7、l automation, industrial robots and more important in the present production process, is an important part of our daily production indispensable.</p><p>　　This article combines theory and computer simulation

8、 PLC controlled robot control according to the relevant requirements, the completion of the control design and simulation system configuration construction robot. At the same time the overall structure of the control sys

9、tem, control processes and functions and control constitute each module of the system were studied.</p><p>　　The system consists of a controller and driver module, execution site and the corresponding config

10、uration simulation system. Programmable controller uses Mitsubishi's FX2N series, and use the Configuration software simulation.</p><p>　　The main focus of this paper is to design a robot motion control

11、and configuration simulation. Work control are: Writing software development control process and control procedures, the portion so that the system can work in accordance with the requirements of automatic cycle control

12、mode, to get artifacts from the warehouse, and then move to the machining point bevelled final Place in the finished product at the end of the work.</p><p>　　In addition, part of the design work simulation i

13、ncludes Kingview device configuration, simulation screen design, animation connection, database development, command language, and so on. You can visualize the working conditions of the robot system by triggering the app

14、ropriate button.</p><p>　　Through this work, the robot eventually can be completed in accordance with the requirements of the control procedures of the corresponding action, and through KingView robot simula

15、tion run, the purpose and requirements of this design.</p><p>　　Key words: PLC, manipulator, the control system, simulation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論4&l

16、t;/b></p><p>　　1.1機(jī)械手研究的意義4</p><p>　　1.2機(jī)械手的發(fā)展4</p><p>　　1.3機(jī)械手的構(gòu)成和分類5</p><p>　　1.3.1 機(jī)械手的構(gòu)成5</p><p>　　1.3.2 機(jī)械手的分類6</p><p>　　1.4課題研究目

17、的思路以及主要內(nèi)容7</p><p>　　1.4.1 研究目的7</p><p>　　1.4.2 研究思路7</p><p>　　1.4.3 研究的主要內(nèi)容7</p><p>　　2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案8</p><p>　　2.1 機(jī)械手的工藝流程8</p><p>　　2.2 機(jī)械

18、手實(shí)現(xiàn)功能8</p><p>　　2.3 功能模塊概述8</p><p>　　3.PLC程序設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 PLC的特點(diǎn)10</p><p>　　3.2 PLC的結(jié)構(gòu)與選型10</p><p>　　3.4 PLC輸入輸出設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.5 PL

19、C程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5.1 程序的總體結(jié)構(gòu)15</p><p>　　3.5.2 公用程序15</p><p>　　3.5.3 自動(dòng)程序16</p><p>　　3.5.3 回原點(diǎn)程序17</p><p>　　4.監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 組態(tài)

20、軟件的選擇18</p><p>　　4.2 組態(tài)王系統(tǒng)設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2.1建立工程18</p><p>　　4.2.2配置設(shè)備19</p><p>　　4.2.3定義變量20</p><p>　　4.2.4組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2.5動(dòng)畫(huà)連接

21、22</p><p>　　4.2.6 命令語(yǔ)言的編寫(xiě)24</p><p>　　4.3 組態(tài)系統(tǒng)的調(diào)試24</p><p>　　4.4 觸摸屏的設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.總結(jié)與展望29</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><

22、;b>　　致謝32</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1機(jī)械手研究的意義</p><p>　　伴隨這現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的生產(chǎn)模式正在由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，振興制造業(yè)，提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化及現(xiàn)代化水平是我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)的重要發(fā)展方向。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，生

23、產(chǎn)環(huán)境越發(fā)惡劣，這對(duì)一線的工人的操作技能也提出了更高的要求，同時(shí)也威脅了操作工人的生命安全，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用及普及自然而然成為了較為理想的選擇。機(jī)械手（machine hand）作為工業(yè)機(jī)器人的重要分支顯然有著十分重要的研究?jī)r(jià)值。</p><p>　　在現(xiàn)代的生產(chǎn)加工中機(jī)械手的應(yīng)用較多，發(fā)展較快，向世人展示了他的魅力所在。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的裝料等方面，它能按照事先制定的工作要求完成我們所需要的操作，

24、同時(shí)有些還具備有反饋的功能，能對(duì)于外界的變化做到及時(shí)的反饋。如果機(jī)械手因?yàn)槟承┘?xì)小的誤差發(fā)生了改變，就會(huì)引起零件甚至機(jī)體本身的故障，但有了反饋就不一樣了，機(jī)械手可以根據(jù)反饋量進(jìn)行自我調(diào)整。</p><p>　　通過(guò)PLC的強(qiáng)大的處理力，可以很方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化?；诖怂悸吩O(shè)計(jì)的機(jī)械手，能夠在實(shí)現(xiàn)各種要求的工序前提下，同時(shí)大大提高工業(yè)過(guò)程的質(zhì)量，提高了工作效率</p><p>　　在這樣

25、的大環(huán)境之下，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器手發(fā)展面臨一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的機(jī)遇，工業(yè)機(jī)械手市場(chǎng)擴(kuò)大，不論是從數(shù)量還是技術(shù)層面上，都迎來(lái)了新一輪的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是我國(guó)機(jī)械手發(fā)展的一個(gè)良好契機(jī)。因此自主發(fā)展技術(shù)先進(jìn)的工業(yè)機(jī)械手，這對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)層次的提升擁有十分重要的作用。</p><p><b>　　1.2機(jī)械手的發(fā)展</b></p><p>　　機(jī)械手通過(guò)類似于人手臂的設(shè)計(jì)，并且按照所寫(xiě)的要求對(duì)

26、元件完成吸附、搬運(yùn)或者處理等工作的一種自動(dòng)化裝置，它囊括了控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科于一體，是現(xiàn)代化裝置。機(jī)械手作為最初的微型機(jī)器人，對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)。如今機(jī)械手應(yīng)用在了社會(huì)生產(chǎn)的方方面面，他的發(fā)展規(guī)模以及技術(shù)水平是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要指標(biāo)。</p><p>　　機(jī)械手的研制始于二十世紀(jì)中葉。伴隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)高效、快捷的需求推動(dòng)了機(jī)械技術(shù)的進(jìn)展，為機(jī)器人的發(fā)展夯實(shí)了基礎(chǔ)，同時(shí)提高了

27、發(fā)展速度；另外，隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)核能的大量需求，也迫切需要機(jī)械來(lái)代替人工進(jìn)行危險(xiǎn)性操作。</p><p>　　在這樣發(fā)展背景下，美國(guó)領(lǐng)先于其他國(guó)家開(kāi)始了對(duì)于機(jī)械手的開(kāi)發(fā)。1962年美國(guó)的UNIMATION公司推出的"LTNIMATE"，可實(shí)現(xiàn)伸縮、回轉(zhuǎn)和俯仰等運(yùn)動(dòng)，采用的液壓驅(qū)動(dòng)，這是最早的實(shí)用機(jī)型機(jī)器人產(chǎn)品，標(biāo)志著第一代機(jī)器人的產(chǎn)生。二代工業(yè)機(jī)器人為感知型機(jī)器人，這類工業(yè)機(jī)器人充分運(yùn)用了傳感技

28、術(shù)，使機(jī)器人能及時(shí)對(duì)外界反饋出來(lái)的信息進(jìn)行整合從而調(diào)整自己的功能?！癇east”機(jī)器人能根據(jù)環(huán)境的變化，通過(guò)聲納系統(tǒng)等裝置實(shí)現(xiàn)自己位置的校正。20世紀(jì)六十年代中期起，美國(guó)和英國(guó)的一些實(shí)驗(yàn)室引領(lǐng)了一波研究擁有反饋功能的二代機(jī)器人的熱潮。第三代工業(yè)機(jī)器人為智能化機(jī)器人，它能針對(duì)環(huán)境的改變并做出處理，并且識(shí)別對(duì)象，同時(shí)對(duì)程序做出相應(yīng)的改變來(lái)完成預(yù)定工作任務(wù)，1968年，美國(guó)斯坦福研究所成功創(chuàng)造了世界上第一款機(jī)器人“Shakey"，該

29、機(jī)器人通過(guò)安裝的可見(jiàn)傳感器，在得到指令后尋找并抓取積木，雖然控制他的計(jì)算機(jī)本過(guò)于笨重，但“Shakey”機(jī)器人仍然被公認(rèn)為最初的智能機(jī)器人，并且，由此開(kāi)始了第三代機(jī)器人的發(fā)展。</p><p>　　我國(guó)的機(jī)器人的研究開(kāi)始于70年代，分為三個(gè)發(fā)展階段過(guò)程:70年代的萌芽期，80年代的迅速發(fā)展和90年代的蓬勃發(fā)展期。70年代受到了各種影響，發(fā)展速度緩慢，80年代開(kāi)始，因?yàn)閲?guó)家政策的扶持，科研人員研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧

30、焊和搬運(yùn)機(jī)器人，取得了豐碩的成果。90年代開(kāi)始，國(guó)家發(fā)展計(jì)劃“863計(jì)劃”開(kāi)始實(shí)施，建立了多個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地與科研場(chǎng)所。</p><p>　　1.3機(jī)械手的構(gòu)成和分類</p><p>　　1.3.1 機(jī)械手的構(gòu)成</p><p>　　機(jī)械手的種類雖然多種多樣，但是組成結(jié)構(gòu)大體是相同的，他們分別為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和輔助機(jī)構(gòu)。</p><p&

31、gt;　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與人的手臂類似。機(jī)械手是抓取機(jī)構(gòu)，可以抓取和放開(kāi)工件，類似于人的手指，能完成人手的類似動(dòng)作。支柱一般用來(lái)固定手臂，按照我們具體的控制需求可以加入移動(dòng)效果。</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作一般通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成。時(shí)下非常普及的機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)一般由機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)等幾種形式組成。其中電氣與氣動(dòng)被廣泛使用，液壓、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用得較少。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)可以采用

32、電動(dòng)機(jī)來(lái)工作。通用機(jī)械手一般都是使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只適用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。</p><p>　　控制系統(tǒng)：機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制機(jī)械手按預(yù)先設(shè)定的程序完成規(guī)定的動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手沒(méi)有專用控制系統(tǒng)，通過(guò)各種元件就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定的要求動(dòng)作。</p><p>　　圖1-1 機(jī)械手系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　1.3

33、.2 機(jī)械手的分類</p><p>　　對(duì)于機(jī)械手的分類，現(xiàn)在還暫時(shí)沒(méi)有形成統(tǒng)一，在國(guó)內(nèi)大部分人用驅(qū)動(dòng)方式、適用范圍以及手臂坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行分類。</p><p>　　如果按照適用對(duì)象來(lái)分類，機(jī)械手一般分成三種。第一種是通用機(jī)械手，它不一定需要依附于某一主機(jī)就可以運(yùn)行?？筛鶕?jù)需要編寫(xiě)適合的程序，來(lái)達(dá)到我們所需要的工作。第二類是需要人參與到工作過(guò)程中去，我們稱它為操作機(jī)。這類機(jī)械一開(kāi)始是用于原子、

34、軍事工業(yè)等方面，后來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，漸漸發(fā)展成可以在超遠(yuǎn)程地方實(shí)現(xiàn)控制，例如火星、月球等。第三類是專用機(jī)械手，用于某些特定的生產(chǎn)領(lǐng)域。這類機(jī)械手在國(guó)外被稱為“Mechanical Hand”。</p><p>　　1.4課題研究目的思路以及主要內(nèi)容</p><p>　　1.4.1 研究目的</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手控制系統(tǒng)，要求在傳送帶，切角機(jī)和成品庫(kù)之

35、間進(jìn)行動(dòng)作，用以實(shí)現(xiàn)工件在這三個(gè)工位之間的位置轉(zhuǎn)換，切角和裝箱的動(dòng)作可以自動(dòng)進(jìn)行；此外還有單周期工作模式，并能通過(guò)組態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)地獨(dú)立仿真，形象地觀察系統(tǒng)地運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　　1.4.2 研究思路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)合了plc控制、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等多方面的技術(shù)。根據(jù)所給的控制要求書(shū)，擬定采用如下方式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)：</p><p>　　

36、（1）依據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，確定對(duì)應(yīng)的PLC的輸入輸出口的控制量，從而完成PLC的選型；再根據(jù)要求確定系統(tǒng)的控制流程。</p><p>　?。?）按照控制流程，編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的PLC控制程序。PLC控制程序是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的核心輸入量通過(guò)PLC程序運(yùn)算，完成相應(yīng)的動(dòng)作。</p><p>　?。?）建立監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)我們的需要在監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建和監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)，分析對(duì)應(yīng)的輸入輸出量，完成

37、組態(tài)中變量的改變，達(dá)到通信。</p><p>　?。?）進(jìn)行畫(huà)面調(diào)試與程序的修改，以達(dá)到更加好的效果。</p><p>　　1.4.3 研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本次課題的主要研究?jī)?nèi)容大致如下：</p><p>　　（1）初步規(guī)劃本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。分析控制系統(tǒng)各部分的功能，然后設(shè)計(jì)出一套總體的設(shè)計(jì)方案；</p><

38、p>　?。?）研究控制器同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，了解三菱PLC的實(shí)現(xiàn)的作用以及控制方法；</p><p>　?。?）可編程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。主要包括PLC的選型、輸入輸出的分配、控制流程圖和PLC控制程序的建立與調(diào)試；</p><p>　?。?）構(gòu)建對(duì)應(yīng)的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，定義對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)變量與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的關(guān)系建立、組態(tài)畫(huà)面的建立還有控制按鈕的設(shè)計(jì)、命令語(yǔ)言的編寫(xiě)等

39、。</p><p>　　2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本章主要介紹了本機(jī)械手控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能，并根據(jù)我們所需要的功能來(lái)設(shè)計(jì)總體的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)組成系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊及其相應(yīng)的功能作了概述。采用模塊化方式進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，發(fā)揮各模塊的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)集成化程度高的系統(tǒng)建立，對(duì)工程人員實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制有重要意義。</p><p>　　2.1 機(jī)械手的工藝流程</p

40、><p>　　本次設(shè)計(jì)要求在傳送帶，切角機(jī)和成品庫(kù)之間設(shè)置兩個(gè)個(gè)機(jī)械手，來(lái)完成工件在三個(gè)工位之間實(shí)現(xiàn)位置轉(zhuǎn)換。根據(jù)控制要求，機(jī)械手可以在循環(huán)模式跟單周期模式之間進(jìn)行切換。</p><p>　　對(duì)于循環(huán)控制方式按照時(shí)間推移具體動(dòng)作順序如下：</p><p><b>　　等待工件到位信號(hào)；</b></p><p>　　機(jī)械手1

41、縱軸下降，吸附工件；</p><p>　　機(jī)械手1 縱軸上升，橫軸移動(dòng)到切角機(jī)處，縱軸下降，釋放工件；</p><p>　　切角機(jī)工作，同時(shí)機(jī)械手1回到原點(diǎn)；</p><p>　　切角完成，機(jī)械手2橫軸移動(dòng)到切角機(jī)處，縱軸下降；</p><p><b>　　機(jī)械手2吸附工件；</b></p><p&g

42、t;　　機(jī)械手2橫軸右移到成品庫(kù)，縱軸下降，松開(kāi)工件；</p><p><b>　　機(jī)械手2豎軸上升。</b></p><p>　　上述1-8為一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。</p><p>　　2.2 機(jī)械手實(shí)現(xiàn)功能</p><p>　　基于上面所說(shuō)的工藝流程，本機(jī)械手控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下述功能；</p><p>　

43、　機(jī)械手可以按照循環(huán)，單周期兩種方式來(lái)工作。在循環(huán)模式中機(jī)械手根據(jù)編制的自動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，完成工件的抓取、切角和放置成品過(guò)程。</p><p>　　組態(tài)仿真：在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)組態(tài)仿真系統(tǒng)，實(shí)時(shí)模擬機(jī)械手在現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)組態(tài)王中構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)與對(duì)應(yīng)變量實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，通過(guò)設(shè)計(jì)的畫(huà)面完成動(dòng)畫(huà)連接，形成組態(tài)仿真。</p><p>　　2.3 功能模塊概述</p>

44、;<p>　　組態(tài)仿真系統(tǒng)， 組態(tài)仿真系統(tǒng)的核心是裝有組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)。通過(guò)組態(tài)軟件可以實(shí)時(shí)模擬機(jī)械手的工作狀態(tài)， 控制器用來(lái)做下位機(jī)主要完成信號(hào)的檢測(cè)以及處理功能，而組態(tài)軟件一般用于仿真。</p><p>　　組態(tài)軟件是為一款工控開(kāi)發(fā)軟件，為用戶提供了多種常用的工具模塊，用戶即使沒(méi)有掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，也能完成設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)。這樣用戶就能將更多的時(shí)間與經(jīng)歷集中在控制模式選擇這些提高控制品質(zhì)

45、的關(guān)鍵問(wèn)題上。硬件部分，通過(guò)帶有組態(tài)軟件的系統(tǒng)，一般不需要額外設(shè)計(jì)電路。軟件部分，由于使用了專用的組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得開(kāi)發(fā)時(shí)間變短，效率更加高效。另外，從管理角度來(lái)看，組態(tài)軟件的系統(tǒng)操作界面形象而直觀，非常利于操作者的操作管理。</p><p>　　控制器，控制器是機(jī)械手系統(tǒng)的核心，它在系統(tǒng)控制中的任務(wù)是產(chǎn)生控制命令和使系統(tǒng)輸出信號(hào)跟隨參考位置。本設(shè)計(jì)采用的控制器是三菱公司的FX2N型PLC。PLC是以微型

46、計(jì)算機(jī)為核心的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，被譽(yù)為現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一，現(xiàn)已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到極廣泛的普及。</p><p>　　PLC具有很高的可靠性，這歸功于其電路設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝；PLC還能夠自我檢測(cè)系統(tǒng)的硬件故障；在軟件設(shè)計(jì)中，可以編寫(xiě)相關(guān)的故障自診斷程序，在硬，軟件兩個(gè)方面保證了PLC的高可靠性?，F(xiàn)代PLC在性能方面比以前的PLC有了大大提高，它所能控制的對(duì)象也越來(lái)越復(fù)雜；PLC將控制系統(tǒng)的外部

47、程序表達(dá)出來(lái)，讓硬件的維護(hù)工作量減少很多，完成內(nèi)部程序的改變即可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　傳感器模塊，在控制系統(tǒng)中，傳感器能夠獲取系統(tǒng)中的有用的物理量的信息，然后將這些信息處理后提供給運(yùn)動(dòng)控制器，從而實(shí)現(xiàn)有效的控制。</p><p>　　檢測(cè)裝置向運(yùn)動(dòng)控制器反映系統(tǒng)狀況，同時(shí)也可以在閉環(huán)或半閉環(huán)的系統(tǒng)中形成反饋回路，將指定的輸出量反饋回運(yùn)動(dòng)控制器，控制器再依據(jù)這個(gè)作出控制決策。檢測(cè)裝置可

48、以用來(lái)檢測(cè)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，前者是類似于速度或者加速度等的信息，后者一般是電壓或者電流類型的信息。沒(méi)有信息反饋這樣的控制非常不穩(wěn)定的，然而錯(cuò)誤的反饋容易造成故障，因此檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性是是我們選擇PLC的重要指標(biāo)。</p><p><b>　　3.PLC程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　我們?cè)诳刂茩C(jī)械手系統(tǒng)的時(shí)候方式是多樣的，繼電器、單片機(jī)PLC等是

49、非常常用的控制方式。因?yàn)镻LC可編程控制器具有靈活的操作性和較好的穩(wěn)定性，所以，本次設(shè)計(jì)我選擇PLC控制。</p><p>　　3.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　可編程控制器同時(shí)運(yùn)用了通信技術(shù)和繼電器控制等技術(shù)，在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用?？删幊炭刂破鞯年P(guān)鍵部位是一個(gè)微型處理機(jī)，利用所寫(xiě)的程序完成邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，并通過(guò)改變對(duì)應(yīng)的變量完成對(duì)機(jī)械設(shè)備的生

50、產(chǎn)與控制。</p><p>　　高可靠性（1）光電隔離技術(shù)應(yīng)用在所有的輸入輸出接口電路中得到了充分的使用，可以隔離工廠的外部電路與PLC的內(nèi)路部分；（2）使用了性能較好的開(kāi)關(guān)電源。（3）嚴(yán)格的確認(rèn)使用到的器件以防出現(xiàn)不兼容；（4）具有較好的自保護(hù)，一旦系統(tǒng)發(fā)生異常情況，CPU就能采取有效措施，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。</p><p>　　多樣的I/O接口模塊 PLC處理不同的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)時(shí)。有與

51、之相對(duì)應(yīng)的I/O模塊以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件設(shè)備，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感器、變送器、電磁線圈和控制閥等。</p><p>　　安裝容易，維修便捷 控制器不需要專門(mén)的場(chǎng)所，能適應(yīng)不同的惡劣環(huán)境。工作時(shí)只需要將現(xiàn)場(chǎng)與PLC相應(yīng)的接口完成連接，就能運(yùn)行PLC。為幫助用戶實(shí)時(shí)了解運(yùn)行狀態(tài)，各個(gè)部位上均裝有狀態(tài)指示裝置。</p><p>　　綜上控制器是一臺(tái)可以適應(yīng)不同工業(yè)環(huán)境的微型的計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)輸入/

52、輸出端口很齊全，同時(shí)擁有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力。PLC不僅僅是為了適應(yīng)某一特定的工作而被設(shè)計(jì)的，實(shí)際工作時(shí)，它的硬件部分要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇替換，并完成與之對(duì)應(yīng)的軟件控制的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 PLC的結(jié)構(gòu)與選型</p><p>　　在進(jìn)行PLC的選型時(shí)，我們必須考錄到各種因素對(duì)系統(tǒng)的影響，如掃描的快慢，內(nèi)存大小，指令的數(shù)目等。同時(shí)還要加入經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及環(huán)境適應(yīng)能力的考慮。</

53、p><p>　　經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，可編程控制器技術(shù)進(jìn)步迅速，種類也是非常多，生產(chǎn)的種類也有區(qū)別，所以我們必須根據(jù)根據(jù)控制需要，因地適宜地選擇適合的PLC。</p><p>　　西門(mén)子在中國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域中運(yùn)用廣泛，其中信息傳遞、自動(dòng)控制、電子、照明以及家用電器尤其使用的多，其最主要的服務(wù)是基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和作業(yè)方案的抉擇。</p><p>　　歐姆龍S7-200系列PLC可靠性

54、高、操作方式淺顯易懂；還具有豐富的內(nèi)置集成功能；擁有強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊；簡(jiǎn)單、易用的Micro/WIN編程軟件。</p><p>　　歐姆龍的可編程序控制器更加微型。有的大小僅相當(dāng)于一個(gè)計(jì)算機(jī)卡，使占用空間減小，同時(shí)減小了控制柜所占的空間。它不僅功能齊全，還可以作為終端連接程序，創(chuàng)造了新一代的生產(chǎn)環(huán)境。</p><p>　　三菱FX系列可編程控制器是時(shí)下國(guó)內(nèi)外最熱門(mén)的微型PLC

55、。在FX中，除基本的指令表編程方式外，還有其他多種編程方式比如梯形圖編程、SFC順序功能圖編程等等，而且這些程序可相互替換。同時(shí)在PLC中加入了高數(shù)計(jì)數(shù)器，大大提高了PLC的使用領(lǐng)域。</p><p><b>　　可編程控制器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)我決定采用的是PLC是三菱公司的FX系列，該系列的PLC控制系統(tǒng)一般由基本單元、拓展單元、拓展模塊和其

56、他功能模塊組成。FX2N系列主要有如下特點(diǎn):基本單元(I6-128點(diǎn))，最多可以擴(kuò)展到256點(diǎn)；內(nèi)置有8K步，他的RAM最多可以拓展到16K步，可選擇存儲(chǔ)盒。 </p><p>　　控制器的硬件部分一般由.CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出、通信端口、拓展部分和電源等組成。其中，CPU是PLC的關(guān)鍵部位，I/O接口電路是用于連接現(xiàn)場(chǎng)與處理器的通道，通信端口用于和外圍設(shè)備進(jìn)行通信，基本結(jié)構(gòu)如圖3-I所示。</p>

57、<p>　　圖3-1 PLC基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　中央處理單元作為PLC的關(guān)鍵部位，它的主要用于處理相關(guān)的程序，能夠檢查程序中的語(yǔ)法問(wèn)題，同時(shí)監(jiān)控是否有意外狀況發(fā)生。PLC在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，讀取寄存器中的控制程序，結(jié)合了輸入映像寄存器中的數(shù)據(jù)值產(chǎn)生結(jié)果，達(dá)到對(duì)對(duì)應(yīng)標(biāo)志位的值和輸出映像寄存器的內(nèi)容的更新，利用輸出單元完成對(duì)外部電路的控制。</p><p>　　PLC中的CP

58、U種類繁多，大體我們將他們分為三類，通用型、單片微處理型、和位片式處型。CPU按照系統(tǒng)的需求，有順序的進(jìn)行PLC指揮。</p><p>　　存儲(chǔ)器PLC中的存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的程序、用戶的程序和產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序被放在存儲(chǔ)器中，與硬件部分關(guān)系很大。它與硬件共同決定了PLC的性能，這些程序處在ROM, PROM或者EPROM中，用戶是無(wú)法訪問(wèn)和修改的。</p><p>　　用戶程序

59、存儲(chǔ)器主要用于存放控制的程序與數(shù)據(jù)，它的存儲(chǔ)容量各不相同。用戶所編寫(xiě)的應(yīng)用程序，一般被存放在內(nèi)存中，為保證用戶數(shù)據(jù)的安全，使用了備用電源。防止外部的干擾破壞程序，我們將系統(tǒng)所必須的程序固話以防被修改。</p><p>　　PLC運(yùn)行時(shí)，有的數(shù)據(jù)是不斷變化和需要存取的，這些數(shù)據(jù)一般以ROM的形式被存放在工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，達(dá)到適應(yīng)多次和快速存儲(chǔ)的需求。</p><p>　　I/O接口電路能夠?qū)?/p>

60、現(xiàn)將外部設(shè)備產(chǎn)生的多種電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能處理的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。I/O口的主要類型有數(shù)字量輸入輸出和模擬量輸入輸出等。開(kāi)關(guān)量有許多輸出方式，這些輸出方式各有各的特點(diǎn)，我們要根據(jù)我們的需要來(lái)選擇合適的類型。</p><p>　　通信接口控制器與外部設(shè)備進(jìn)行通信的主要通道。通信接口一般內(nèi)置有通信處理器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出的打印，控制過(guò)程的圖像顯示，多臺(tái)控制器的聯(lián)網(wǎng)，多級(jí)分布式控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。</p

61、><p>　　特殊功能模塊通過(guò)系統(tǒng)與PLC完成數(shù)據(jù)以及信息上的交換，并且在PLC的控制下相應(yīng)的工作需要。該模塊是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，包含有處理器、存儲(chǔ)器和系統(tǒng)程序以及相關(guān)的通信接口。</p><p>　　編程裝置在編程裝置中完成程序的編輯與調(diào)試，它系統(tǒng)中非常重要。同時(shí)編程裝置還能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)?，F(xiàn)在用途較為廣泛的編程裝置是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，較之以往有更好的操作界面，使得開(kāi)發(fā)系統(tǒng)變得更方便。&

62、lt;/p><p>　　3.4 PLC輸入輸出設(shè)計(jì)</p><p>　　在進(jìn)行輸入輸出控制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)目。按照機(jī)械手的控制要求，系統(tǒng)需要以下輸入點(diǎn)，他們分別為啟動(dòng)按鈕、回原點(diǎn)按鈕、單周期、循環(huán)按鈕，機(jī)械手1下限位、機(jī)械手1上限位、機(jī)械手1左限位、機(jī)械手1右限位、機(jī)械手2上限位、機(jī)械手2下限位、機(jī)械手2左限位、機(jī)械手2右限位，工件就位信號(hào)。</p><p

63、>　　系統(tǒng)需要輸出點(diǎn)具體分配為: 機(jī)械手1下降、機(jī)械手1上升、機(jī)械手1左行、機(jī)械手1右行、機(jī)械手1吸合、機(jī)械手2下降、機(jī)械手2上升、機(jī)械手2左行、機(jī)械手2右行、機(jī)械手2吸合。具體配置如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 PLC輸入輸出分配</p><p>　　PLC外部電氣接線圖如下圖3-2</p><p>　　圖3-2PLC外部電氣接線圖<

64、/p><p>　　3.5 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，作為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，系統(tǒng)的優(yōu)劣都是由程序來(lái)決定的，因此，程序的設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中非常重要，本次所需要的控制程序需在三菱PLC軟件內(nèi)完成編輯。</p><p>　　三菱公司PLC的編程軟件是SWPOC-FXGP/W1N和GX-Developer。本文采用的編程軟件為后一種，

65、它是三菱公司設(shè)計(jì)的在Windows環(huán)境下使用的全系列PLC編程軟件，實(shí)現(xiàn)PLC程序的創(chuàng)建、上傳下載、監(jiān)視、診斷和調(diào)試等。該軟件自帶的工具非常豐富和同時(shí)擁有非常適合的操作界面，可聯(lián)機(jī)操作亦可脫機(jī)編程；它具有豐富的編程語(yǔ)言。另外，還可以通過(guò)該軟件對(duì)以太網(wǎng)、MELSECNET/10(H), CC-Link,調(diào)制調(diào)解器等多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行程序的上傳和下載。</p><p>　　3.

66、5.1 程序的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的程序總體結(jié)構(gòu)如圖3-3，分為公用程序、自動(dòng)程序以及回原點(diǎn)程序三個(gè)部分。在自動(dòng)程序中包括了連續(xù)、單周期兩種工作模式。CJ（FNC00）是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令，指針標(biāo)號(hào)PX是其操作數(shù)。當(dāng)相應(yīng)的元件導(dǎo)通時(shí)可以跳過(guò)CJ指令和指針標(biāo)號(hào)之間的程序，從標(biāo)記的位置繼續(xù)運(yùn)行程序，提高系統(tǒng)的效率。當(dāng)我們按下“回原點(diǎn)按鈕”，即X1為導(dǎo)通狀態(tài)，則控制器執(zhí)行完主體程序后將跳過(guò)

67、自動(dòng)程序到P0處，由于P1處的X1觸點(diǎn)呈斷開(kāi)狀態(tài)，就不會(huì)跳過(guò)下面的程序。如果選擇“循環(huán)”工作方式，同樣只執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。</p><p>　　圖3-3 程序總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.5.2 公用程序</p><p>　　公用程序如圖3-4，當(dāng)X0啟動(dòng)時(shí)M0自鎖觸發(fā)自動(dòng)程序部分，當(dāng)X1啟動(dòng)時(shí)，M1自鎖觸發(fā)回原點(diǎn)程序部分，當(dāng)X2啟動(dòng)時(shí)，停止整個(gè)程序。&l

68、t;/p><p><b>　　圖3-4 公用程序</b></p><p>　　3.5.3 自動(dòng)程序</p><p>　　在自動(dòng)程序部分，通過(guò)相應(yīng)的中間繼電器的自鎖來(lái)完成對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，比如說(shuō)按下啟動(dòng)按鈕M0觸發(fā)，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到工件信號(hào)X14閉合,M10吸合同時(shí)自鎖，完成機(jī)械手1下降動(dòng)作，到達(dá)相應(yīng)位置后觸發(fā)形成開(kāi)關(guān)X4閉合M11吸合斷開(kāi)M10，來(lái)完成下一個(gè)

69、動(dòng)作。如圖3-5 部分自動(dòng)程序</p><p>　　圖3-5 自動(dòng)程序（部分）</p><p>　　3.5.3 回原點(diǎn)程序</p><p>　　如圖3-6為回原點(diǎn)程序。當(dāng)回原點(diǎn)按鈕被觸發(fā)時(shí)，分別觸發(fā)M1的常閉與常開(kāi)依次完成了機(jī)械手1、2的放開(kāi)，及回到初始位置。</p><p>　　圖3-6 回原點(diǎn)程序</p><p>

70、<b>　　4.監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本章主要構(gòu)造了機(jī)械手的組態(tài)仿真系統(tǒng)，給出了詳細(xì)的畫(huà)面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)連接、數(shù)據(jù)庫(kù)建立和畫(huà)面調(diào)試的過(guò)程。在本機(jī)械手控制系統(tǒng)中，PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器來(lái)運(yùn)行控制程序，程序控制結(jié)果被組態(tài)王軟件采集，使得現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械手的信號(hào)變化情況在組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新。同時(shí)我們還采用了觸摸屏的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)一步方便我們本次的設(shè)計(jì)。</p><p&

71、gt;　　4.1 組態(tài)軟件的選擇</p><p>　　組態(tài)軟件是一款常用的工控軟件，用戶不需要將精力用于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)上，這樣工作人員可將大量的精力放在控制方法的選擇上。擁有組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上多采用成熟的接口設(shè)備，節(jié)約了時(shí)間，這很大程度上節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)，隨著對(duì)可靠性要求的不斷提高，大量高效的組態(tài)軟件得到了使用，大大提高了開(kāi)發(fā)的速度。從管理角度來(lái)看，組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)操作界面形象而具體，極大的方

72、便了軟件的使用者。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)要對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，我決定使用組態(tài)王6.55這款軟件，并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面、動(dòng)畫(huà)連接、構(gòu)建了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單報(bào)警等。組態(tài)王允許同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，在進(jìn)行其他工作時(shí)，也不會(huì)影響畫(huà)面的更新。</p><p>　　4.2 組態(tài)王系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>

73、　　本次監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由以下幾個(gè)方面組成：界面設(shè)計(jì)、參數(shù)定義及通信參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、動(dòng)畫(huà)連接等部分。</p><p><b>　　4.2.1建立工程</b></p><p>　　建立本次系統(tǒng)的所需組態(tài)王工程，指定工作路徑。在操作界面里，選擇菜單欄“文件一新建工程”，在此完成組態(tài)王路徑，工程名以及描述的設(shè)置。工程名稱以及描述如圖4-1所示:</p>

74、<p><b>　　圖4-1 創(chuàng)建工程</b></p><p><b>　　4.2.2配置設(shè)備</b></p><p>　　在操作界面的“設(shè)備”中，點(diǎn)擊“新建”，選擇“PLC”——“三菱”——“FX2”——“編程口”;取設(shè)各名為“FX2PLC "，選擇串口COM4，指定設(shè)備的地址為“0”，該地址與PLC通信參數(shù)設(shè)備程序中設(shè)定的

75、地址要一致。以下參數(shù)都設(shè)為默認(rèn)值，然后點(diǎn)擊確定完成配置。設(shè)置完成之后可以在“COM4 "窗口的之、側(cè)石‘到新建的外部設(shè)備" FX2PLC "。只要將事先定義好的變量與這臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)連接好，就可以和仿真軟件交換數(shù)據(jù)。如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 建立設(shè)備FX2PLC</p><p>　　在左側(cè)顯示區(qū)中“設(shè)備”中，雙擊“COM4 "，對(duì)

76、串行通信口COM4進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置。具體參數(shù)為，波特率9600bp/s ，偶校驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位，1位停止:位，RS232通信方式。如此保證了保證COM4同PLC的通信能夠正常進(jìn)行。設(shè)置如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4-3 設(shè)置串口</b></p><p><b>　　4.2.3定義變量</b></p><p&g

77、t;　　定義變量實(shí)現(xiàn)信號(hào)的統(tǒng)一，建立的變童使得組態(tài)王能夠?qū)崟r(shí)獲知外部設(shè)備的狀態(tài)，并且能夠輸出控制信號(hào)到機(jī)械手實(shí)現(xiàn)控制功能。這主要反映在，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的值和狀態(tài)只有通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的變量實(shí)現(xiàn)更新，將變化情況反映在畫(huà)面上，另外，對(duì)于組態(tài)內(nèi)的命令語(yǔ)言或其他的控制指令，也需要數(shù)據(jù)庫(kù)才能送達(dá)至現(xiàn)場(chǎng)，此數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的樞紐和核心。</p><p>　　在工程瀏覽模式下，單擊左側(cè)“數(shù)據(jù)庫(kù)”上面的“數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建”圖

78、標(biāo)，進(jìn)入“定義變量”窗口，完成變量名的輸入。以“工件到位信號(hào)”為例，在變量名中輸入“工件到位信號(hào)”，設(shè)置變量類型為“1/0離散”，連接設(shè)備設(shè)為“FX2PLC ",寄存器設(shè)置為“X1"，數(shù)據(jù)類型為“Bit"，讀寫(xiě)類型為“只讀”，采集頻率為100ms，確定后即完成一個(gè)變量的建立，如圖4-4所示。</p><p><b>　　圖4-4 定義變量</b></p&g

79、t;<p>　　組態(tài)王軟件中的變量定義界面一般由“基本屬性”、“報(bào)警定義”、“記錄和安全區(qū)”構(gòu)成。在“基木屬性”頁(yè)中，我們可以對(duì)變量的名稱、類型以及屬性做出相應(yīng)的修改。在本機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)中，每當(dāng)程序中的值發(fā)生變化時(shí)，該值便會(huì)自動(dòng)寫(xiě)入組態(tài)王系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)變量中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新。所以，從PLC采集來(lái)的數(shù)據(jù)，都需要設(shè)置成“I/O變量”。</p><p>　　內(nèi)存變量是指那些固定不變的數(shù)據(jù)，他們不需要從PLC中通

80、信數(shù)據(jù)，如本監(jiān)控系統(tǒng)中的“機(jī)械手1 右”等變量需要設(shè)置為內(nèi)存變量。</p><p>　　類似地，將控制過(guò)程中需要用到的變量分別建立在數(shù)據(jù)詞典中。在這次的機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)中，每當(dāng)下位機(jī)PLC中應(yīng)用程序中的輸入輸出量變化了，數(shù)據(jù)就自動(dòng)寫(xiě)入組態(tài)王系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的變量，最后以動(dòng)畫(huà)變化的形式反映在計(jì)算機(jī)上面。</p><p>　　4.2.4組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)</p><p>　　組態(tài)王的

81、擁有很標(biāo)準(zhǔn)的圖形界面，通過(guò)編寫(xiě)命令語(yǔ)言能完成對(duì)畫(huà)面運(yùn)行的控制，能在變量與計(jì)算機(jī)中的動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)連接，提高了工程人員工作的效率。</p><p>　　進(jìn)入建立的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱 “文件”——“畫(huà)面”，在右側(cè)視圖雙擊“新建”圖標(biāo)，即可建立畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。機(jī)械手主畫(huà)面如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 機(jī)械手主畫(huà)面</p><p>　　4.2.5動(dòng)

82、畫(huà)連接 </p><p>　　通過(guò)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)出來(lái)的界面是靜止不動(dòng)的，通過(guò)“動(dòng)畫(huà)連接”我們能完成畫(huà)面內(nèi)容跟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)狀況發(fā)生改變時(shí)，其信號(hào)通過(guò)I/O接口，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)變量、如此我們才能形象直接地從組態(tài)王軟件中觀測(cè)到機(jī)械手的實(shí)際運(yùn)作情況。</p><p>　　對(duì)于機(jī)械手1橫軸，在“動(dòng)畫(huà)連接”的窗口中單擊“水平移動(dòng)”按鈕，表達(dá)式中寫(xiě)入變量：“\\本站點(diǎn)\機(jī)械

83、手1水平移動(dòng)”，根據(jù)畫(huà)面的設(shè)計(jì)取最小時(shí)的對(duì)應(yīng)值為0，最大值時(shí)的對(duì)應(yīng)值為“17”機(jī)械手1橫軸的設(shè)置如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 機(jī)械手1橫軸設(shè)置</p><p>　　對(duì)于機(jī)械手1 縱軸的運(yùn)動(dòng)，包含有橫軸方向上的移動(dòng)和縱軸方向的運(yùn)動(dòng)，在組態(tài)動(dòng)畫(huà)連接里，需要用2個(gè)變量表示縱軸的，即應(yīng)當(dāng)設(shè)置水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)這兩個(gè)位置的變化，機(jī)械手1縱軸設(shè)置如圖4-7。</p>&

84、lt;p>　　圖4-7 機(jī)械手1縱軸設(shè)置</p><p>　　通過(guò)以上的設(shè)置完成畫(huà)面中各元件的動(dòng)畫(huà)連接。如此當(dāng)外部數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)變量的數(shù)值的變化，通過(guò)構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)反映在畫(huà)面上，工程人員可觀測(cè)機(jī)械手的實(shí)際運(yùn)行狀況。</p><p>　　4.2.6 命令語(yǔ)言的編寫(xiě) </p><p>　　命令語(yǔ)言是一種與C語(yǔ)言比較相似的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言。實(shí)

85、現(xiàn)變量數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量與組態(tài)畫(huà)面中各個(gè)對(duì)象間的連接，使畫(huà)面能夠因?yàn)橥獠繑?shù)據(jù)變化發(fā)生改變從而出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的效果。</p><p>　　命令語(yǔ)言通過(guò)編輯器輸入，通過(guò)組態(tài)王完成語(yǔ)言的執(zhí)行。</p><p><b>　　事件命令語(yǔ)言的編程</b></p><p>　　點(diǎn)擊“文件”大綱下面的“命令語(yǔ)言”選項(xiàng)，單擊“事件命令語(yǔ)言”選項(xiàng)，再雙擊 “新建”圖標(biāo)，會(huì)出

86、現(xiàn)“事件命令語(yǔ)言”對(duì)話框。在該對(duì)話框的“事件描述”中輸入“啟動(dòng)按鈕=1”，單擊確認(rèn)按鈕，則第一段時(shí)間的語(yǔ)言編制成功。按照此方式完成其他事件的編制</p><p><b>　　應(yīng)用命令語(yǔ)言的編寫(xiě)</b></p><p>　　在目錄中選擇“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”，通過(guò)右側(cè)的圖標(biāo)進(jìn)入應(yīng)用程序命令語(yǔ)言的編寫(xiě)界面。</p><p>　　通過(guò)完整的監(jiān)視程序可以

87、在畫(huà)面上觀測(cè)機(jī)械手的運(yùn)作狀況。</p><p>　　4.3 組態(tài)系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　按照上述的步驟，完成組態(tài)王工程的建設(shè)，將之切換到運(yùn)行界面，初始的運(yùn)行界面</p><p>　　如圖4-8所示。當(dāng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)置位時(shí)，機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)作，組態(tài)王根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的變暈，將現(xiàn)場(chǎng)變化的數(shù)據(jù)反映在屏幕上，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的形象觀測(cè)。</p><p>　　

88、工程初始，機(jī)械手停原位，畫(huà)面如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8 機(jī)械手原位</p><p>　　機(jī)械手吸附工件后將工件移動(dòng)到切角臺(tái)處如圖4-9所示</p><p>　　圖4-9 機(jī)械手1右移</p><p>　　工件完成切角如圖4-11所示</p><p>　　圖4-11 切角工作</p>&

89、lt;p>　　機(jī)械手2右移將工件放置到成品庫(kù)中，如圖4-12</p><p>　　圖4-12機(jī)械手2 右移</p><p>　　這就是機(jī)械手工作在傳送帶，切角臺(tái)以及成品庫(kù)之間的一套工作流程。</p><p>　　4.4 觸摸屏的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中為了方便我們的觀察結(jié)果，在指導(dǎo)老師的建議下，我們還采用了觸摸屏技術(shù)，作為

90、我們的第二套監(jiān)控方案。首先我們要在軟件中加入各種元件對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)與指示燈。在完成了對(duì)應(yīng)界面的設(shè)計(jì)之后，我們還需要將對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)與指示燈的軟元件進(jìn)行編輯例如 “啟動(dòng)按鈕”，我們將它的軟元件設(shè)置為“X0”，文本設(shè)置成“啟動(dòng)按鈕”。如圖4-13與4-14</p><p>　　圖4-13-14 觸摸屏界面設(shè)計(jì)</p><p>　　完成了對(duì)應(yīng)的觸摸屏界面的設(shè)計(jì)之后，我們還需要將程序?qū)懭氲接布?，在?xiě)

91、入程序時(shí)要注意對(duì)應(yīng)的端口的設(shè)置。如圖4-15為硬件的界面</p><p>　　圖4-15硬件部分界面</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后檢測(cè)到工件信號(hào)，機(jī)械手1開(kāi)始下降，如圖4-16</p><p>　　圖4-16 機(jī)械手1下降</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手1下降觸碰到下限位行程開(kāi)關(guān)，機(jī)械手1接下來(lái)進(jìn)行吸附動(dòng)作以及上升動(dòng)作。如圖4-17<

92、/p><p><b>　　圖4-17</b></p><p><b>　　5.總結(jié)與展望</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是一種在流水線上加工工件，實(shí)現(xiàn)工件在傳送帶、切角機(jī)和成品庫(kù)之間的位置轉(zhuǎn)移與加工的PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)不僅完成了預(yù)先的控制要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的控制。在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建的組態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手的運(yùn)

93、動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　控制器采用了三菱公司的PLC，因?yàn)镻LC的穩(wěn)定性較好、抗干擾性能較為優(yōu)越，控制性能好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　在PLC控制設(shè)計(jì)部分，分析了控制系統(tǒng)的具體控制要求，確定了PLC的輸入輸出點(diǎn)，選取了合適的PLC主機(jī)，機(jī)械手有循環(huán)跟單周期兩種工作模式，根據(jù)不同的控制要求編寫(xiě)了控制程序流程圖以及PLC控制程序。</p><p>

94、　　在計(jì)算機(jī)上通過(guò)組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，構(gòu)建了形象的監(jiān)控畫(huà)面。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，完成系統(tǒng)地實(shí)時(shí)更新，讓用戶形象地看到機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　在做本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，伴隨我們的還有許多問(wèn)題，在此小結(jié)并提出，方便以后的工作與學(xué)習(xí)。</p><p>　　第一、三思而后行，在做本次的畢設(shè)之前應(yīng)當(dāng)對(duì)我們的課題做相應(yīng)的準(zhǔn)備工作課題的選擇盡量符合自己的專業(yè)方向、同時(shí)通過(guò)自己的努

95、力可以進(jìn)一步提高完善自己在這方面的所學(xué)。</p><p>　　第二、認(rèn)真做好開(kāi)題報(bào)告的研究路線環(huán)節(jié)內(nèi)容，防止我們思維局限，做到在本次設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)心中就有較清晰的思路，做到胸有成竹。</p><p>　　第三、在平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)候把設(shè)計(jì)WORD，CAD工程制圖，圖像處理等方面的知識(shí)盡量掌握，為后面的工作帶來(lái)方便。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)進(jìn)一步對(duì)掌握了專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，

96、對(duì)將來(lái)較為實(shí)用的技術(shù)有了更清晰的了解，同時(shí)鍛煉了自己查閱資料，解決問(wèn)題的能力，為今后的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，是今后工作學(xué)習(xí)寶貴的財(cái)富。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王宇,任思璟,李忠勤編著. PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010:P132-158</p><p>　　[

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105、　[27] 吳潤(rùn)華, 盾構(gòu)掘進(jìn)試驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[D], 東南大學(xué),2005</p><p>　　[28] 彭晉中, 大功率高壓SO2風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)改造,湖南有色金屬,2004，20(1)</p><p>　　[29] 廖常初,可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[30]初航,三菱FX系列PLC[N],北京機(jī)械工業(yè)出版

106、社,2010</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　四年的學(xué)歷豐富了我許多專業(yè)的只是，提高了理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力提高了自學(xué)能力，這都得感謝老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)與培養(yǎng)，在此，我想給予我教育和幫助的老師說(shuō)聲感謝，學(xué)校中的所學(xué)將會(huì)是我未來(lái)工作生活中的寶貴財(cái)富。</p><p>　　通過(guò)幾個(gè)月的努力我完成了這篇課程設(shè)計(jì)，以前對(duì)于

107、PLC這一方面就很有興趣，所以在課題選擇的時(shí)候就毅然決然的選擇了PLC。然而在真正接觸了課題之后才發(fā)現(xiàn)以前所學(xué)的知識(shí)僅僅都是滄海一粟，曾今懷疑過(guò)自己是否有能力繼續(xù)完成這個(gè)課題，在老師的鼓勵(lì)以及同學(xué)的幫助之下，我堅(jiān)持了下來(lái)。通過(guò)查閱資料，自學(xué)新的知識(shí)，進(jìn)行總結(jié)與反思成功完成了這篇凝聚了自己汗水與辛苦勞動(dòng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　回首幾個(gè)月的學(xué)習(xí)經(jīng)過(guò)，首先我要感謝我的導(dǎo)師陳云云老師，陳老師不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，為人親

108、和，同時(shí)還及時(shí)的督促我，為我排憂解難，有時(shí)候還不辭辛苦，犧牲自己的休息時(shí)間替我解答疑問(wèn)，對(duì)我做出來(lái)的東西進(jìn)行仔細(xì)的檢查與指點(diǎn)，使我在完成論文的同時(shí)深受啟發(fā)與教育，在此我表示我衷心的感謝，老師辛苦了。</p><p>　　同時(shí)我還要感謝在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)為我提供過(guò)幫助的同學(xué)及老師，你們的幫助與鼓勵(lì)是我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)必不可少的動(dòng)力。</p><p>　　最后我還要感謝培育了我四年的揚(yáng)州大學(xué)廣