基于plc控制的機(jī)械手的設(shè)計說明

1、 PAGE40 / NUMPAGES40畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于plc控制的機(jī)械手的設(shè)計系部：信息技術(shù)專業(yè)：電氣自動化學(xué)號：100310227學(xué)生：正荃導(dǎo)師：林曉東導(dǎo)師職稱：電氣自動化教研室 二一三年一月容摘要與關(guān)鍵詞：摘要：在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕與有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至于危與生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。機(jī)械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了

2、工作效率。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本文應(yīng)用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器FX系列PLC，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時期功能圍得到廣泛應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:材料搬運(yùn);可編程控制器PLC ;機(jī)械手;限位開關(guān) 目錄TOC o 1-3 h z uHYPER

3、LINK l _Toc343784723第一章前言 PAGEREF _Toc343784723 h 5HYPERLINK l _Toc3437847241.1 課題研究目的與意義 PAGEREF _Toc343784724 h 5HYPERLINK l _Toc3437847251.2 國外機(jī)械手研究概況 PAGEREF _Toc343784725 h 6HYPERLINK l _Toc3437847261.3 課題研究的容 PAGEREF _Toc343784726 h 7HYPERLINK l _Toc343784727第二章 PLC與機(jī)械手的介紹與選擇 PAGEREF _Toc34378

4、4727 h 7HYPERLINK l _Toc3437847282.1.可編程控制器PLC PAGEREF _Toc343784728 h 7HYPERLINK l _Toc3437847292.1.1 PLC 慨況 PAGEREF _Toc343784729 h 7HYPERLINK l _Toc3437847302.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)與基本配置 PAGEREF _Toc343784730 h 9HYPERLINK l _Toc3437847312.1.3 PLC的選型 PAGEREF _Toc343784731 h 12HYPERLINK l _Toc3437847322.2 機(jī)械手

5、PAGEREF _Toc343784732 h 15HYPERLINK l _Toc3437847332.2.1 機(jī)械手簡介 PAGEREF _Toc343784733 h 15HYPERLINK l _Toc3437847342.2.2 機(jī)械手的選擇 PAGEREF _Toc343784734 h 17HYPERLINK l _Toc343784735第三章設(shè)計主體部分 PAGEREF _Toc343784735 h 17HYPERLINK l _Toc3437847363.1 控制要求 PAGEREF _Toc343784736 h 17HYPERLINK l _Toc3437847373

6、.2 I/O分配 PAGEREF _Toc343784737 h 18HYPERLINK l _Toc3437847383.3 梯形圖 PAGEREF _Toc343784738 h 18HYPERLINK l _Toc3437847393.4 指令表 PAGEREF _Toc343784739 h 20HYPERLINK l _Toc3437847403.5 PLC連線圖 PAGEREF _Toc343784740 h 23HYPERLINK l _Toc3437847413.6模擬調(diào)試 PAGEREF _Toc343784741 h 23HYPERLINK l _Toc343784742第

7、四章 MCGS在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc343784742 h 24HYPERLINK l _Toc3437847434.1 MCGS的概述 PAGEREF _Toc343784743 h 24HYPERLINK l _Toc3437847444.1.1 MCGS的簡介 PAGEREF _Toc343784744 h 24HYPERLINK l _Toc3437847454.1.2 MCGS的構(gòu)成 PAGEREF _Toc343784745 h 24HYPERLINK l _Toc3437847464.1.3 MCGS的主要特性和功能 PAGEREF _Toc34378

8、4746 h 25HYPERLINK l _Toc3437847474.1.4 MCGS的編程語言 PAGEREF _Toc343784747 h 26HYPERLINK l _Toc3437847484.1.5 MCGS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc343784748 h 26HYPERLINK l _Toc3437847494.1.6 MCGS的作用 PAGEREF _Toc343784749 h 27HYPERLINK l _Toc3437847504.2 工程的建立與變量的定義 PAGEREF _Toc343784750 h 27HYPERLINK l _Toc343784751

9、4.2.1 工程的建立 PAGEREF _Toc343784751 h 27HYPERLINK l _Toc3437847524.2.2 變量的分配 PAGEREF _Toc343784752 h 28HYPERLINK l _Toc3437847534.2.3 變量定義的步驟 PAGEREF _Toc343784753 h 29HYPERLINK l _Toc3437847544.2.4 設(shè)備與變量連接 PAGEREF _Toc343784754 h 30HYPERLINK l _Toc3437847554.3 工程畫面的創(chuàng)建 PAGEREF _Toc343784755 h 33HYPERL

10、INK l _Toc3437847564.3.1 封面窗口與監(jiān)控畫面的制作 PAGEREF _Toc343784756 h 33HYPERLINK l _Toc343784757第五章結(jié)論 PAGEREF _Toc343784757 h 36HYPERLINK l _Toc343784758參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc343784758 h 37HYPERLINK l _Toc343784759致 PAGEREF _Toc343784759 h 38前言1.1 課題研究目的與意義機(jī)械手是工業(yè)自動化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了

11、較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊?，機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。國外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展?？删幊绦蚩刂破?PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的實(shí)時工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以與模擬量控制等方面均取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一1。由于自動化可以節(jié)省大量的人力、物力等

12、，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機(jī)械手在美國、加拿大等國家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。我國自動化水平本身比較低，因此用PLC來控制的機(jī)械手還比較少。本次課題設(shè)計的機(jī)械手就是通過PLC來實(shí)現(xiàn)自動化控制的。通過此次設(shè)計可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。MCGS是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處

13、理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用2。本設(shè)計通過MCGS組態(tài)軟件對機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動作過程進(jìn)行了動畫顯示，使機(jī)械手的動作過程更加形象化。1.2 國外機(jī)械手研究概況機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前，正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于第一代機(jī)械手，即程序控制機(jī)械手。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，沒有感覺外界環(huán)境信息的感覺器官，主要用于焊接、噴漆和上下料。第二代機(jī)械手具有感覺器官，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進(jìn)行校正。這代機(jī)械手通

14、常采用接觸傳感器一類的簡單傳感裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法?，F(xiàn)在，第三代機(jī)械手正在第一、第二代機(jī)械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來，它是能感知外界環(huán)境與對象物，并具有對復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理，對自己行為做出自主決策能力的智能化機(jī)械手。它能識別景物，具有觸覺、視覺、力覺、聽覺、味覺等多種感覺，能實(shí)現(xiàn)搜索、追蹤、辨色識圖等多種仿生動作，具有專家知識、語音功能和自學(xué)能力等人工智能3。目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等）、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動作，如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的

15、規(guī)劃，有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等）。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多地裝備部隊(duì)45。國外方面：近幾年國外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。國方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置，軟件的設(shè)計和編制等

16、關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線與其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來說，我國已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)6。1.3 課題研究的容本課題主要研究的是基于PLC的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括硬件的設(shè)計和軟件的設(shè)計。通過設(shè)計編制PLC程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動控制。利用組態(tài)軟件MCGS設(shè)計出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對象的連接，實(shí)現(xiàn)動畫連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。通過MCGS將機(jī)械手的動作過程進(jìn)行動畫演示，使機(jī)械手的動作形象化。提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，為維修和故障

17、診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。第二章 PLC與機(jī)械手的介紹與選擇2.1.可編程控制器PLC2.1.1 PLC 慨況可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱PC）。與個人計算機(jī)的PC相區(qū)別，用PLC表示。自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能

18、。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指

19、令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。一樣I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000

20、多個I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器PLC是

21、在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破髋c其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高

22、、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺，同時，還為PLC程序可靠運(yùn)行與信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。2.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)與基本配置和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC控制系統(tǒng)也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是一樣的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I

23、/O模塊、存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。CPU的構(gòu)成：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。外設(shè)I/O接口 輸出部件存儲器 EPROM 微處理器 運(yùn)算器 控制器電源 輸入部

24、件I/O擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展單元 受控元件輸入信號外部設(shè)備PLC硬件結(jié)構(gòu)圖CPU功能：用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和PC部電路的工作狀態(tài)與編程過程中的語法錯誤；（4）在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：執(zhí)行用戶程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號（從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)更新輸出狀態(tài)輸出實(shí)施控制（根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)

25、志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）存儲器： 系統(tǒng)程序存儲器存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令 解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)*不能由用戶直接存取 用戶存儲器 用戶程序存儲器存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。 功能存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）存放用戶數(shù)據(jù)PC的用戶存儲器通常以字（16位/字）為單位來表示存儲容量。注意：系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PC的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲器形式或存儲方式與容量，是指用戶程序存儲器而言。與通用計算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器

26、與實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制與狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口與有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、存容量等。存主要用于存儲程序與數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令與執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個部分，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對CPU部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。CPU模塊的外部表

27、現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口與設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有存接口，用于安裝存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、存區(qū)等。I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格與數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入

28、暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程

29、器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC與PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機(jī)以與其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整

30、體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的圍交換信息。當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。2.1.3 PLC的選型考慮到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以與各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器

31、，各控制對象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，所以PLC采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出)。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N性能規(guī)格運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過儲存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行END指令時） I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時間 基本指令：0.08s應(yīng)用指令：1.52至幾百微秒 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量 8000步置 。2.1.4 PLC的工作過程1. 初始操作（上電處理）PLC未進(jìn)入正式運(yùn)行前，

32、首先應(yīng)確定自身的完好性。這就是接通電源后的初始操作（見圖）。通電后，消除各元件的隨機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元的連接是否正確（I/O總線）。再做一道題，使它涉與各種指令和存單元，若解題時間在to以，則自身完好（否則，系統(tǒng)關(guān)閉），解題結(jié)束，將監(jiān)控定時器to復(fù)位，才開始正式運(yùn)行。運(yùn)行PLC的工作方式（順序）周期循環(huán)掃描掃描按分時操作的原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，順序進(jìn)行，這種分時操作的過程稱“CPU對程序的掃描”工作特點(diǎn)集中輸入，集中輸出（小型PLC）二、PLC運(yùn)行過程 1. 四大類操作 （1）公共操作故障診斷與處理（自檢），一般故障，只報警，不停機(jī) （2）I/O操作聯(lián)系現(xiàn)場的數(shù)據(jù)輸

33、入與控制信號的輸出 （3）執(zhí)行用戶程序順序循環(huán)掃描 （4）服務(wù)外設(shè) 2. I/O處理過程（教材P63 Fig3-6） 輸入采樣 三個階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新工作過程框圖：I/O處理過程：（1）數(shù)據(jù)輸入/輸出I/O狀態(tài)刷新 采樣輸入信號 送出處理結(jié)果輸入映像存儲器與其刷新對應(yīng)于輸入端子狀態(tài)的數(shù)據(jù)區(qū) PLC中的CPU是不能直接從與外部接線端子打交道的。在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，經(jīng)過輸入調(diào)理電路（光電隔離、電平轉(zhuǎn)換、濾波處理等）后進(jìn)入輸入緩沖器等待采樣。沒有CPU的采樣“允許” ，外界的輸入信號是不能進(jìn)入存的。 當(dāng)CPU采樣時，輸入信號便進(jìn)入輸入映像存儲器刷新。接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段

34、，直至信號的輸出。在此期間，輸入映像存儲器將現(xiàn)場與CPU隔離，無論輸入信號如何變化，輸入映像存儲器中的容保持到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新采樣新的信號，即：輸入映像存儲器每周期刷新一次。 這樣，是否會影響對現(xiàn)場信息的反應(yīng)速度？由于，PLC掃描周期一般僅幾十mS，兩次采樣之間的間隔時間很短，對一般的開關(guān)量而言，可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。b. 輸出映像存儲器與其刷新CPU數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果和最終結(jié)果的存放區(qū)域同理，CPU不能直接驅(qū)動負(fù)載，處理的結(jié)果存放在輸出映像存儲器中，直至所有程序執(zhí)行完畢，才將輸出映像區(qū)的容經(jīng)輸出鎖存器（稱為輸出狀態(tài)刷新）送到輸出端子上驅(qū)動外部負(fù)載。即：輸出映像存儲器隨時刷

35、新 輸出鎖存器每周期刷新一次（刷新后的輸出狀態(tài)一直保持到下一次刷新）同樣，兩次刷新的間隔僅幾十mS，即使考慮電路的電氣慣性（延遲）時間，仍可認(rèn)為輸出是與時的。c. 輸入/輸出狀態(tài)表狀態(tài)RAM表I/O映像存儲器的容，在CPU中構(gòu)成I/O狀態(tài)表，其容是CPU處理用戶程序與數(shù)據(jù)的依據(jù)。注意：輸入狀態(tài)表采樣時刷新 輸出狀態(tài)表隨時刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開斷輸出鎖存器決定（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時器WDT（WATCH DOG TIMER）即監(jiān)控定時器t1正常：執(zhí)行完用戶程序所需的時間應(yīng)不超過t1。執(zhí)行程序前，復(fù)位t1，執(zhí)行程序開始t1計時，完畢后立即復(fù)位t1，表示程

36、序執(zhí)行正常。 異常：因某些原因，程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時間超出t1值，WDT發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時復(fù)位t1。若因偶然因素，則重新執(zhí)行程序?qū)⒄?，否則，系統(tǒng)自動停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，并發(fā)出故障信號等待處理。b. 執(zhí)行用戶程序（3） 執(zhí)行外設(shè)命令 每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒有外設(shè)命令，自動循環(huán)掃描。2.2 機(jī)械手2.2.1 機(jī)械手簡介mechanical hand也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作

37、以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動機(jī)構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可

38、分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合

39、。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：(1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。 (4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品與有害物的搬運(yùn)等。(5）宇宙與海洋的開發(fā)。(6)軍事工程與生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。機(jī)械手簡述:機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較

40、為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是一樣的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。簡單的機(jī)械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。2傳動系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動系統(tǒng)分機(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。3.控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動作，簡單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行

41、程開關(guān)、繼電器、控制閥與電路便可實(shí)現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動作動作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計算機(jī)進(jìn)行控制。2.2.2 機(jī)械手的選擇由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易于操作，性能可靠。第三章 設(shè)計主體部分3.1 控制要求 開機(jī)時，若機(jī)械手停在初始位置，按下SB0起動后，傳送帶A開始運(yùn)轉(zhuǎn)；并且機(jī)械手從右下限開始上升。而傳送帶A持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。升至上限碰壓SQ1，SQ1閉后，上升停止；機(jī)械手開始左轉(zhuǎn)。左旋至左限碰壓SQ2，SQ2閉后，左旋停止；機(jī)械手開始下降。降至下限碰壓SQ3,SQ3閉后，下降停止；傳送帶B開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶B上面的物體

42、遮擋住光束時，光電接收開關(guān)SQ4閉合，傳送帶B停止；機(jī)械手抓物開始夾緊。當(dāng)夾緊度適當(dāng)時，SQ5閉合，夾緊動作停止；并開始上升。升至上限碰壓SQ1，SQ1閉時，上升動作停止；并開始右旋。右旋至右限碰壓SQ6,SQ6閉時，右旋動作開始停止；并開始下降。降至下限碰壓SQ3,SQ3閉時，下降動作停止；并開始放松夾緊物。經(jīng)延時t=3秒時，放下物料的動作結(jié)束。一次循環(huán)動作的工步完畢。3.2 I/O分配輸入端輸出端X0啟動Y0帶A 轉(zhuǎn)X1上限位Y1上升X2左限位Y2左旋X3下限位Y3下降X4光電開關(guān)Y4帶B轉(zhuǎn)X5壓力繼電器Y5夾緊X6右限位Y6右旋X7連續(xù)/單Y7放松X10中斷X27初始調(diào)試3.3 梯形圖3

43、.4 指令表0 LD X01 OR Y02 ANI X103 OUT Y04 LD X05 AND M5096 OR M5007 LDI X78 ANDP T010 ORB11 ANI M50112 OUT M50013 LD M50014 AND X115 OR M50116 ANI M50217 OUT M50118 LD M50119 AND X220 OR M50221 ANI M50322 OUT M50223 LD M50224 AND X325 OR M50326 ANI M50427 OUT M50328 LD M50329 AND X430 OR M50431 ANI M50

44、532 OUT M50433 LD M50434 AND X535 OR M50536 ANI M50637 OUT M50538 LD M50539 AND X140 OR M50641 ANI M50742 OUT M50643 LD M50644 AND X645 OR M50746 ANI M50847 OUT M50748 LD M50749 AND X350 OR M50851 ANI T052 OUT M50853 LD M50854 OUT T0 K3057 LD M50858 OR M50959 OR X2760 ANI M50061 OUT M50962 LD Y063 M

45、C N0 M1066 LD M1067 MPS68 LD M50069 OR M50570 ANB71 OUT Y172 MRD73 AND M50174 OUT Y275 MRD76 LD M50277 OR M50778 ANB 79 OUT Y380 MRD81 AND M50382 OUT Y483 MRD84 AND M50485 OUT Y586 MPP87 AND M50688 OUT Y689 MCR N091 LD M50892 OUT Y793 END3.5 PLC連線圖3.6模擬調(diào)試開機(jī)時，若機(jī)械手停在初始位置，按下SB0起動后，傳送帶A開始運(yùn)轉(zhuǎn)；并且機(jī)械手從右下限開始上

46、升。而傳送帶A持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。升至上限碰壓SQ1，SQ1閉后，上升停止；機(jī)械手開始左轉(zhuǎn)。左旋至左限碰壓SQ2，SQ2閉后，左旋停止；機(jī)械手開始下降。降至下限碰壓SQ3,SQ3閉后，下降停止；傳送帶B開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶B上面的物體遮擋住光束時，光電接收開關(guān)SQ4閉合，傳送帶B停止；機(jī)械手抓物開始夾緊。當(dāng)夾緊度適當(dāng)時，SQ5閉合，夾緊動作停止；并開始上升。升至上限碰壓SQ1，SQ1閉時，上升動作停止；并開始右旋。右旋至右限碰壓SQ6,SQ6閉時，右旋動作開始停止；并開始下降。降至下限碰壓SQ3,SQ3閉時，下降動作停止；并開始放松夾緊物。經(jīng)延時t=3秒時，放下物料的動作結(jié)束。一次循環(huán)動作的工步完畢。第四

47、章 MCGS在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用4.1 MCGS的概述4.1.1 MCGS的簡介MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運(yùn)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、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其主要特征和功能大體為：具有簡單靈活的可視化操作界面、實(shí)時性強(qiáng)、有良好的并行處理性能、有豐富生動的多媒體畫面、開放式結(jié)構(gòu)、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、完善

48、的安全機(jī)制、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、多樣化的報警功能、支持多種硬件設(shè)備、方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程、良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性、設(shè)立對象元件庫組態(tài)工作簡單方便、能實(shí)現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理等等17。4.1.2 MCGS的構(gòu)成MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)

49、成用戶引用系統(tǒng)。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖4-1所示。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫圖4-1 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖由MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個部分組成，如圖4-2所示。主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實(shí)時數(shù)據(jù)庫運(yùn)行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設(shè)計設(shè)置工程屬性設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量注冊設(shè)備驅(qū)動創(chuàng)建動畫顯示設(shè)置報警窗口人機(jī)交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構(gòu)件圖4-2MCGS用戶應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1.3 MCGS的主要特性和功能（1

50、）簡單靈活的可視化操作界面。（2）實(shí)時性強(qiáng)、良好的并行處理性能。（3）豐富、生動的多媒體畫面。（4）開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構(gòu)件的形式來構(gòu)造，不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨(dú)立。三種基本類型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。除此以外，MCGS還提供了一套開放的可擴(kuò)充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB、VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構(gòu)件來擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。MCGS用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。MCGS設(shè)立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便，易于實(shí)現(xiàn)對工

51、控系統(tǒng)的分布式控制和管理。4.1.4 MCGS的編程語言MCGS全中文組態(tài)軟件，采用C+語言編制，核心為組態(tài)結(jié)構(gòu)。構(gòu)架合理、連接靈活，結(jié)構(gòu)層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。它是基于WIN95/98/NT視窗結(jié)構(gòu)，能夠快速構(gòu)造和生成數(shù)據(jù)管理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等界面，輕松實(shí)現(xiàn)各種工程曲線、報表、數(shù)據(jù)瀏覽、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程診斷等功能的先進(jìn)軟件。MCGS組態(tài)軟件采用Basic的腳本語言編程，有強(qiáng)大的圖形化流程策略組態(tài)工具，使編程工作降到最少，令用戶愛不釋手。MCGS全中文組態(tài)軟件能支持目前市場上絕大部分硬件，其網(wǎng)絡(luò)版更使“決勝千里之外”成為可能。4.1.5 MCGS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

52、MCGS數(shù)據(jù)庫管理功能強(qiáng)大，分為數(shù)據(jù)前處理（可以對設(shè)備采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行多種數(shù)值處理）、數(shù)據(jù)后處理（可通過各種部函數(shù)、運(yùn)算符、腳本程序?qū)?shí)時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理）、實(shí)時數(shù)據(jù)處理（提供數(shù)據(jù)瀏覽，各種曲線、報表等功能構(gòu)件，對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、排序、運(yùn)算等操作），同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)ODBC接口和OLE實(shí)時調(diào)用，可以和SOL、Server、Oracle、Access等數(shù)據(jù)庫相連，提供多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，每種方法都可以獨(dú)立使用或組合使用。數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實(shí)時曲線可以動態(tài)顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定上下限值和時間的長短，以便于用戶查詢，同時提供EXCE

53、L報表和MCGS自由報表。4.1.6 MCGS的作用MCGS全中文組態(tài)軟件是真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，提供近百種繪圖工具和基本圖符。使用ActiveDLL把設(shè)備驅(qū)動掛接在系統(tǒng)之中，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它支持ActiveX控件，包括溫控曲線、實(shí)時曲線、計劃曲線、歷史曲線、XY曲線、實(shí)時報表、歷史報表、單行報表、配方管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計、多媒體輸出等眾多構(gòu)件。MCGS全中文組態(tài)軟件可完整實(shí)現(xiàn)ODBC接口，可與SQLServer、Oraver、Oracle、Access等主要數(shù)據(jù)庫相連，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的報表，并以不同方式增加、刪除數(shù)據(jù)

54、庫中的記錄，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWORKS等多種現(xiàn)場總線。它還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、MODEM、485/422/232等多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方案，提供4級安全機(jī)制。 工程組態(tài)軟件MCGS的最大優(yōu)點(diǎn)是組態(tài)方便，它融會了中外工控組態(tài)軟件的眾多長處，只要是稍具外語常識，即可以方便組態(tài)18。4.2 工程的建立與變量的定義4.2.1 工程的建立首先雙擊桌面MCGS組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺。單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，自動生成新建工程，默認(rèn)的工程名為：“新建工程0.MCG”。選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。在文件名一

55、欄輸入“機(jī)械手控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。如圖4-3所示。圖4-3MCGS工作臺窗口在MCGS中，變量也叫數(shù)據(jù)對象。實(shí)時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。定義數(shù)據(jù)對象的容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值圍確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間圍和保存期限等。4.2.2 變量的分配在開始定義之前，我們先對系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量。本系統(tǒng)至少需要10個變量，見表4-1。表4-1 機(jī)械手控制系統(tǒng)變量分配表變量名類型初值注釋啟動按鈕開關(guān)型0機(jī)械手啟動控制信號

56、，X0輸入，1有效夾緊開關(guān)型1機(jī)械手動作控制夾緊，輸出，0有效放松開關(guān)型1機(jī)械手動作控制放松，輸出，0有效上升開關(guān)型1機(jī)械手動作控制上升，輸出，0有效下降開關(guān)型1機(jī)械手動作控制下降，輸出，0有效左旋開關(guān)型1機(jī)械手動作控制前伸，輸出，0有效右旋開關(guān)型1機(jī)械手動作控制后縮，輸出，0有效X7開關(guān)型0連續(xù)/單X10開關(guān)型0中斷為1初始位置開關(guān)型1工件處于初始位置時為1機(jī)械手動作控制信號本身要求高電平，而開關(guān)量輸出通道是反相輸出，因此上升等幾個變量需設(shè)計為低電平有效，即送“0”動作。4.2.3 變量定義的步驟單擊工作臺中的“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”窗口頁，如圖4-4所示。窗口中列出了系統(tǒng)已

57、有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。其中一部分為系統(tǒng)部建立的數(shù)據(jù)對象?，F(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對象添加進(jìn)去。單擊工作臺右側(cè)“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加了一個新的數(shù)據(jù)對象，如圖4-5所示。選中該數(shù)據(jù)對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。圖4-4 實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口圖4-5 實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口圖4-6 數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置窗口將“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(guān)型；在“對象容注釋輸入框”輸入：機(jī)械手啟動信號，X11輸入，1有效。單擊“確定”。如圖4-6所示。按照步驟25，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。單擊“保存”按鈕。4.2

58、.4 設(shè)備與變量連接在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖4-7所示窗口。在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備”。圖4-7設(shè)備管理窗口雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)。雙擊串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)，將“串口通訊父設(shè)備”添加到右側(cè)選定設(shè)備列表中。雙擊“PLC設(shè)備”，在下方出現(xiàn)“三菱”文件夾，雙擊“三菱”文件夾，出現(xiàn)“FX-232”， 雙擊“FX-232”圖標(biāo)，將三菱“FX-232” 添加到右側(cè)選定設(shè)備列表中。單擊“確認(rèn)”，并保存。在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。設(shè)

59、備被添加到設(shè)備組態(tài)窗口中，如圖4-8所示。雙擊“設(shè)備1-三菱FX-232”，進(jìn)入模擬設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖4-9所示。單擊基本屬性頁中的“部屬性”選項(xiàng)，該項(xiàng)右側(cè)會出現(xiàn)圖標(biāo)，單擊此按鈕進(jìn)入“部屬性”設(shè)置。將：通道1、2的最大值分別設(shè)置為：10、12。圖4-8 設(shè)備組態(tài)窗口圖4-9 設(shè)備屬性設(shè)置窗口單擊“確認(rèn)”，完成“部屬性”設(shè)置。單擊“通道連接”標(biāo)簽，進(jìn)入通道連接設(shè)置。依次進(jìn)入通道連接，直至通道全部連接完成。進(jìn)入“設(shè)備調(diào)試”屬性頁，即可看到通道值中數(shù)據(jù)在變化。單擊“保存”按鈕。至此設(shè)備與變量（數(shù)據(jù)對象）的連接完成。圖4-10 工作臺窗口4.3 工程畫面的創(chuàng)建在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，

60、建立“窗口0”、“窗口1”。如圖4-10所示。選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。圖4-11 用戶窗口屬性設(shè)置將窗口名稱改為：封面窗口；窗口標(biāo)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(lán)色，其他不變，單擊“確定”。這時“封面窗口”底色變?yōu)樗{(lán)色。如圖4-11所示。選中“窗口1”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。將窗口名稱改為：機(jī)械手監(jiān)控畫面；窗口標(biāo)題改為：機(jī)械手監(jiān)控畫面。窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。在“用戶窗口”中，選中“封面窗口”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動