機械手課程設(shè)計--基于plc的機械手控制及監(jiān)控設(shè)計

1、<p>　　自動化技術(shù)綜合應(yīng)用課程設(shè)計</p><p>　課題基于PLC的機械手控制及監(jiān)控設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　作品簡介</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>

2、;　　1 機械手主電路接線圖</p><p>　　2 機械手的設(shè)計要求</p><p>　　3 機械手的PLC設(shè)計</p><p>　　3.1 機械手的控制要求</p><p>　　3.2 機械手動作的模擬實驗面板圖</p><p>　　3.3 機械手輸入輸出分配表及接線圖</p><p>　　

3、3.4 機械手PLC編程</p><p>　　3.5 機械手腳本程序</p><p><b>　　4 機械手組態(tài)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 建立并編輯畫面</p><p><b>　　4.2 工程分析</b></p><p><b>　　總結(jié)</

4、b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　作品簡介</b></p><p>　　該作品用可編程控制器和通用版組態(tài)軟件配合來實現(xiàn)對機械手的模擬控制，在設(shè)計之初，根據(jù)模擬面板和設(shè)計要求，設(shè)計機械手運行程序。將編好的程序輸入PLC中，把PLC與控制面板連接，進行程序的調(diào)試和修改，最終確

5、定程序；用組態(tài)軟件來實現(xiàn)對機械手的監(jiān)控和控制，在MCGS軟件里根據(jù)實物畫出機械手的模擬圖，并根據(jù)控制要求畫出模擬控制面板，在設(shè)置好相應(yīng)的動畫組態(tài)，再進行變量連接，鏈接后與PLC進行通道連接，最后進入運行環(huán)境，即能用組態(tài)軟件實現(xiàn)對機械手的監(jiān)視和控制，實現(xiàn)遠距離的監(jiān)控。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在工業(yè)自動化生產(chǎn)工程中，機械手是工業(yè)控制

6、下的常用設(shè)備，在機床或者自動化生產(chǎn)流水線上，常常需用機械手完成工件的取放。對機械手的控制主要是位置的識別、方向控制、物料到位判斷。</p><p>　　隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。從單機自動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化；從柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人到分散式網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，PLC都承擔著及其重要的角色?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專

7、為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等面向用戶的指令，并通過數(shù)字和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　組態(tài)軟件MCGS是一套用于快速構(gòu)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、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種

8、方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　機械手按照控制程序動作，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化。它的動作由PLC程序控制，用組態(tài)設(shè)計實現(xiàn)對機械手工作過程的全程監(jiān)視，通過不同的工作方式使機械手完成工件的傳送。</p><p>　　1

9、 機械手主電路接線圖</p><p>　　將工件由A處傳送到B處的機械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當某個電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。機械手的下降、上升、左移、右

10、移、夾緊、放松動作分別由電動機驅(qū)動，機械手主電路接線圖如圖1.0.1所示：</p><p>　　圖1.0.1 機械手主電路接線圖</p><p>　　2 機械手的設(shè)計要求</p><p>　　1、能設(shè)計機械手的PLC控制程序及相應(yīng)的各種電路等；</p><p>　　2、利用GX-Developer軟件設(shè)計PLC控制程序，并通過可編程控制器的實

11、際運行調(diào)試來驗證。</p><p>　　3、通過MCGS組態(tài)軟件的運行來模擬實際的機械手動作；</p><p>　　4、MCGS組態(tài)界面在不同控制方式下均可完成動作。</p><p>　　5、機械手的PLC程序與組態(tài)界面應(yīng)能夠相互監(jiān)控。</p><p>　　3 機械手的PLC設(shè)計</p><p>　　3.1 機械手的控

12、制要求</p><p>　　機械手的動作包括上升、下降、左移、右移、放松和夾緊。機械手動作的變化由限位開關(guān)控制，機械手工作流程如圖3.1.1所示：</p><p>　　圖3.1.1 機械手工作流程</p><p>　　要求利用步進指令設(shè)計控制程序，有五種控制方式：</p><p>　　（1）實現(xiàn)手動控制：用各自的按鈕使各個動作單獨產(chǎn)生。<

13、;/p><p>　?。?）實現(xiàn)自動回原點控制：該方式下，按回原點的按鈕，機械手自動向原點歸位。</p><p>　?。?）實現(xiàn)單步控制：按一下啟動按鈕，前進一個工步。</p><p>　?。?）實現(xiàn)單周期控制：在原點位置按啟動按鈕，自動運行一個周期后在原點處停止。中途按下停止按鈕就停止運行，再按啟動按鈕則從斷點處開始執(zhí)行，完成后回到原點自動停止。</p>

14、<p>　?。?）實現(xiàn)全自動控制：在原點位置按啟動按鈕，自動開始連續(xù)反復(fù)的運行。在中途按停止按鈕，動作回到原點自動停止。</p><p>　　3.2 機械手動作的模擬實驗面板圖</p><p>　　圖3.2.1 機械手模擬實驗面板圖</p><p>　　3.3 機械手輸入輸出分配表及接線圖</p><p><b>　　輸入

15、分配表</b></p><p><b>　　表1 輸入分配表</b></p><p><b>　　二、輸出分配表</b></p><p>　　三、機械手輸入輸出接線圖</p><p>　　圖3.3.1 輸入輸出接線圖</p><p>　　3.4 機械手PLC編程&

16、lt;/p><p>　　機械手編程軟件GX develop</p><p>　　機械手的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（見附錄）</p><p>　　機械手的指令表（見附錄）</p><p>　　3.5 機械手腳本程序</p><p>　　if 左=1 and 上=1 and 夾=0 then</p><p><

17、b>　　指示燈=1</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　'下降</b></p><p>　　IF 下降=1 and 下=0 AND 垂直變化<200 THEN</p><p>　　垂直變化=垂直變化+2</p>

18、;<p><b>　　上=0</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　'上升</b></p><p>　　IF 上升=1 and 上=0 AND 垂直變化>0 THEN</p><p>　　垂直變化=垂直變

19、化-2</p><p><b>　　下=0</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　'左移</b></p><p>　　IF 左行=1 and 左=0 AND 水平變化>0 and 上=1 THEN</p>

20、<p>　　水平變化=水平變化-2</p><p><b>　　右=0</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　'右移</b></p><p>　　IF 右行=1 and 右=0 AND 水平變化<200 a

21、nd 上=1 THEN</p><p>　　水平變化=水平變化+2</p><p><b>　　左=0</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　'小球移動</b></p><p>　　IF 左=1 a

22、nd 上升=1 and 夾=1 and 小球上下 < 200 THEN</p><p>　　小球上下=小球上下+2 </p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 右=1 and 下降=1 and 夾=1 and 小球上下 > 0 THEN</p><p>　　小球上下=小球

23、上下-2 </p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 右行=1 and 右=0 AND 水平變化1<200 and 上=1 and 夾=1 THEN</p><p>　　水平變化1=水平變化1+2</p><p><b>　　endif</b></p&g

24、t;<p>　　IF 左=1 and 上=1 and 夾=0 THEN </p><p><b>　　小球上下=0</b></p><p><b>　　水平變化1=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　&

25、#39;單周期</b></p><p>　　IF 單周期=1 and 啟動=1 THEN </p><p><b>　　單=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 單周期=1 and 停止=1 THEN</p><p>

26、;<b>　　單=1</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　'自動</b></p><p>　　IF 自動=1 and 啟動=1 THEN </p><p><b>　　自=0</b></p>

27、;<p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 自動=1 and 停止=1 THEN </p><p><b>　　自=1</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　'復(fù)位</b

28、></p><p>　　IF 復(fù)位=1 THEN </p><p><b>　　左=1</b></p><p><b>　　上=1</b></p><p><b>　　下=0</b></p><p><b>　　右=0</b>

29、</p><p><b>　　垂直變化=0</b></p><p><b>　　水平變化=0</b></p><p><b>　　小球上下=0</b></p><p><b>　　夾=0</b></p><p><b>　

30、　水平變化1=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 夾緊=1 THEN</p><p><b>　　夾=1</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 松開

31、=1 THEN </p><p><b>　　夾=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　4 機械手組態(tài)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 建立并編輯畫面</p><p>　　打開MCGS通用版組態(tài)環(huán)

32、境，新建工程，在“用戶窗口”中點擊新建窗口，建立“窗口0”、“窗口1”、“窗口2”、“窗口3”，選中“窗口0”，點擊“窗口屬性”按鈕，進入窗口屬性設(shè)置界面，將窗口名稱和窗口標題選項中的內(nèi)容改為“封面”，將“窗口1” 的窗口名稱和窗口標題選項中的內(nèi)容改為“機械手”， 將“窗口2” 的窗口名稱和窗口標題選項中的內(nèi)容改為“功能介紹”， 將“窗口3” 的窗口名稱和窗口標題選項中的內(nèi)容改為“輸入輸出分配表”， “封面”、“機械手”、“功能介紹”、

33、 “輸入輸出分配表” 均設(shè)置為最大化顯示，將“封面”設(shè)置為啟動窗口，如圖4.1.1（a）、（b）所示。</p><p><b>　　（a）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　圖4.1.1窗口屬性設(shè)置</p><p>　　分別對“封面”、“機械手”、 “功能介紹”

34、、 “輸入輸出分配表”窗口進行畫面編輯，如圖4.1.2到4.1.5所示。</p><p>　　圖4.1.2 封面效果圖</p><p>　　圖4.1.3 機械手效果圖</p><p>　　圖4.1.4 功能介紹效果圖</p><p>　　圖4.1.5 輸入輸出分配表效果圖</p><p><b>　　4.2

35、工程分析</b></p><p><b>　　1、建立實時數(shù)據(jù)庫</b></p><p>　　實時數(shù)據(jù)庫相當于一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。</p><p>　　圖4.2.1 實時數(shù)據(jù)庫</p><p>　　2、設(shè)備窗口屬性設(shè)置</p><

36、;p>　　在組態(tài)工作臺界面中，用鼠標單擊“設(shè)備窗口”選項，出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標并雙擊進入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài)，如圖4.2.2所示。</p><p>　　圖4.2.2 設(shè)備組態(tài)窗口</p><p>　　設(shè)備組態(tài)完成后，雙擊“通用串口父設(shè)備0” ，進入通用串口父設(shè)備屬性編輯界面，根據(jù)設(shè)備通訊要求和連接情況，完成通用串口父設(shè)備屬性編輯界面中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)

37、置如圖4.2.3所示，按“確認”完成設(shè)置。</p><p>　　圖4.2.3 通用串口父設(shè)備屬性編輯窗口</p><p>　　3、返回設(shè)備組態(tài)窗口，雙擊“設(shè)備1-[三菱Fx-232]”進入設(shè)備屬性設(shè)置窗口，在此窗口中有“基本屬性” ，“通道連接” ，“設(shè)備調(diào)試” ，“數(shù)據(jù)處理”選項卡。其中“基本屬性” ，“通道連接” ，“設(shè)備調(diào)試”三項設(shè)置分別如圖4.2.4至圖4.2.6所示。在設(shè)備調(diào)試窗

38、口中，如果“通訊狀態(tài)標志”欄中，顯示“0”則表示通訊正常，若顯示“1”則表示通訊不正常。</p><p>　　圖4.2.4 基本屬性窗口</p><p>　　圖4.2.5 通道連接窗口</p><p>　　圖4.2.6 設(shè)備調(diào)試窗口</p><p>　　4、主控窗口屬性設(shè)置</p><p>　　在組態(tài)工作臺界面中，用鼠

39、標單擊“主控窗口”選項，出現(xiàn)主控窗口圖標并雙擊進入主控組態(tài)窗口；在此窗口中通過工具欄點擊新增菜單項，完成菜單組態(tài)，如圖4.2.7所示。</p><p>　　圖4.2.7 菜單組態(tài)窗口</p><p>　　分別對機械手、功能介紹、輸入輸出表、封面進行菜單屬性設(shè)計，機械手菜單屬性設(shè)計如下圖4.2.8所示：</p><p>　　圖4.2.8 機械手菜單屬性設(shè)置</p

40、><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過此次課程設(shè)計使我把所學(xué)的PLC與組態(tài)知識相結(jié)合，并且對所學(xué)習的組態(tài)有了更加深刻的了解，對組態(tài)工程設(shè)計的過程，彌補了之前組態(tài)學(xué)習中的盲點，對腳本的編寫和動畫設(shè)計有了更深的記憶！并且學(xué)習了PLC的IST指令，IST指令簡化了復(fù)雜的順序程序，并且的多種控制方式的改變，對于機械手之類的順控多方式控制應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。此外

41、，在學(xué)習過程中遇到很多問題，老師指導(dǎo)一步步探索，最終得出問題的答案。使我在以后的學(xué)習中積累了學(xué)習經(jīng)驗，更加有利于未來的學(xué)習工作！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　王兆義 可編程控制器 機械工業(yè)出版社 2002</p><p>　　陳志文 組態(tài)控制實用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2002</p&g

42、t;<p>　　劉曉玲 PLC控制與組態(tài)技術(shù)應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2011</p><p>　　王宇 PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計 電子工業(yè)出版社 2010 </p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖</b></p><p><