基于PLC的机械手控制及监控设计.doc

1、南通职业大学电子信息工程学院目 录作品简介引言1 机械手主电路接线图2 机械手的设计要求3 机械手的PLC设计 3.1 机械手的控制要求3.2 机械手动作的模拟实验面板图3.3 机械手输入输出分配表及接线图3.4 机械手PLC编程3.5 机械手脚本程序4 机械手组态设计4.1 建立并编辑画面 4.2 工程分析总结参考文献作品简介该作品用可编程控制器和通用版组态软件配合来实现对机械手的模拟控制，在设计之初，根据模拟面板和设计要求，设计机械手运行程序。将编好的程序输入PLC中，把PLC与控制面板连接，进行程序的调试和修改，最终确定程序；用组态软件来实现对机械手的监控和控制，在MCGS软件里根据实物

2、画出机械手的模拟图，并根据控制要求画出模拟控制面板，在设置好相应的动画组态，再进行变量连接，链接后与PLC进行通道连接，最后进入运行环境，即能用组态软件实现对机械手的监视和控制，实现远距离的监控。引言在工业自动化生产工程中，机械手是工业控制下的常用设备，在机床或者自动化生产流水线上，常常需用机械手完成工件的取放。对机械手的控制主要是位置的识别、方向控制、物料到位判断。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC在工业控制领域内得到十分广泛地应用。从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从柔性制造系统、工业机器人到分散式网络化控制系统，PLC都承担着及其重要的角色。可编程控制

3、器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可以编制程序的存储器，用来在其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。组态软件MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着

4、更广泛的应用。机械手按照控制程序动作，实现生产的机械化和自动化。它的动作由PLC程序控制，用组态设计实现对机械手工作过程的全程监视，通过不同的工作方式使机械手完成工件的传送。 1 机械手主电路接线图将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。机械手的下降、上升、左移、右移、夹紧、放松动作分别由电动

5、机驱动，机械手主电路接线图如图1.0.1所示：图1.0.1 机械手主电路接线图2 机械手的设计要求1、能设计机械手的PLC控制程序及相应的各种电路等；2、利用GX-Developer软件设计PLC控制程序，并通过可编程控制器的实际运行调试来验证。3、通过MCGS组态软件的运行来模拟实际的机械手动作；4、MCGS组态界面在不同控制方式下均可完成动作。5、机械手的PLC程序与组态界面应能够相互监控。3 机械手的PLC设计3.1 机械手的控制要求机械手的动作包括上升、下降、左移、右移、放松和夹紧。机械手动作的变化由限位开关控制，机械手工作流程如图3.1.1所示： 图3.1.1 机械手工作流程要求利用

6、步进指令设计控制程序，有五种控制方式：（1）实现手动控制：用各自的按钮使各个动作单独产生。（2）实现自动回原点控制：该方式下，按回原点的按钮，机械手自动向原点归位。（3）实现单步控制：按一下启动按钮，前进一个工步。（4）实现单周期控制：在原点位置按启动按钮，自动运行一个周期后在原点处停止。中途按下停止按钮就停止运行，再按启动按钮则从断点处开始执行，完成后回到原点自动停止。（5）实现全自动控制：在原点位置按启动按钮，自动开始连续反复的运行。在中途按停止按钮，动作回到原点自动停止。3.2 机械手动作的模拟实验面板图图3.2.1 机械手模拟实验面板图 3.3 机械手输入输出分配表及接线图一、 输入分

7、配表输入装置组态数据库输入端编号启动按钮启动X16下限开关下X5上限开关上X4右限开关右X2左限开关左X1回原点启动按钮复位X15停止按钮停止X17手动控制手动X10单步控制单步X12单周期控制单周期X13自动控制自动X14回原点控制回原点X11下降按钮下降X23上升按钮上升X22右移按钮右移X24左移按钮左移X25夹紧按钮夹紧X20放松按钮放松X21表1 输入分配表二、输出分配表输出设备组态数据库输出端口下降控制下降Y0放松/夹紧控制夹Y1上升控制上升Y2右移控制右移Y3左移控制左移Y4原点指示灯指示灯Y5三、机械手输入输出接线图X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14

8、X15X16X17X20X21COM启动按钮下限开关上限开关右限开关左限开关复位按钮停止按钮手动控制单步控制单周期控制自动控制回原点控制下降按钮上升按钮右移按钮左移按钮夹紧按钮放松按钮紧急停车负载电源KMKMAC 220VKMKMCOM1COM2Y0Y1Y2Y3Y4下降放松/夹紧上升右行左行Y5原点 图3.3.1 输入输出接线图3.4 机械手PLC编程 机械手编程软件GX develop机械手的状态转移图（见附录）机械手的指令表（见附录）3.5 机械手脚本程序3if 左=1 and 上=1 and 夹=0 then指示灯=1endif下降IF 下降=1 and 下=0 AND 垂直变化0 TH

9、EN垂直变化=垂直变化-2下=0ENDIF左移IF 左行=1 and 左=0 AND 水平变化0 and 上=1 THEN水平变化=水平变化-2右=0ENDIF右移IF 右行=1 and 右=0 AND 水平变化200 and 上=1 THEN水平变化=水平变化+2左=0ENDIF小球移动IF 左=1 and 上升=1 and 夹=1 and 小球上下 0 THEN小球上下=小球上下-2 endifIF 右行=1 and 右=0 AND 水平变化1200 and 上=1 and 夹=1 THEN水平变化1=水平变化1+2endif IF 左=1 and 上=1 and 夹=0 THEN 小球上

10、下=0水平变化1=0endif 单周期IF 单周期=1 and 启动=1 THEN 单=0endifIF 单周期=1 and 停止=1 THEN单=1endif自动IF 自动=1 and 启动=1 THEN 自=0endifIF 自动=1 and 停止=1 THEN 自=1endif复位IF 复位=1 THEN 左=1上=1下=0右=0垂直变化=0水平变化=0小球上下=0夹=0水平变化1=0endifIF 夹紧=1 THEN夹=1endifIF 松开=1 THEN 夹=0endif4 机械手组态设计4.1 建立并编辑画面打开MCGS通用版组态环境，新建工程，在“用户窗口”中点击新建窗口，建立“

11、窗口0”、“窗口1”、“窗口2”、“窗口3”，选中“窗口0”，点击“窗口属性”按钮，进入窗口属性设置界面，将窗口名称和窗口标题选项中的内容改为“封面”，将“窗口1” 的窗口名称和窗口标题选项中的内容改为“机械手”， 将“窗口2” 的窗口名称和窗口标题选项中的内容改为“功能介绍”， 将“窗口3” 的窗口名称和窗口标题选项中的内容改为“输入输出分配表”， “封面”、“机械手”、“功能介绍”、 “输入输出分配表” 均设置为最大化显示，将“封面”设置为启动窗口，如图4.1.1（a）、（b）所示。（a） (b)图4.1.1窗口属性设置分别对“封面”、“机械手”、 “功能介绍”、 “输入输出分配表”窗口进

12、行画面编辑，如图4.1.2到4.1.5所示。 图4.1.2 封面效果图图4.1.3 机械手效果图图4.1.4 功能介绍效果图图4.1.5 输入输出分配表效果图4.2 工程分析1、建立实时数据库实时数据库相当于一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。图4.2.1 实时数据库2、设备窗口属性设置在组态工作台界面中，用鼠标单击“设备窗口”选项，出现设备窗口图标并双击进入设备组态窗口；在此窗口中通过设备工具箱，完成设备组态，如图4.2.2所示。图4.2.2 设备组态窗口设备组态完成后，双击“通用串口父设备0” ，进入通用串口父设备属性编辑界面，根据设备通讯要求

13、和连接情况，完成通用串口父设备属性编辑界面中相关的参数设置，具体设置如图4.2.3所示，按“确认”完成设置。图4.2.3 通用串口父设备属性编辑窗口3、返回设备组态窗口，双击“设备1-三菱Fx-232”进入设备属性设置窗口，在此窗口中有“基本属性” ，“通道连接” ，“设备调试” ，“数据处理”选项卡。其中“基本属性” ，“通道连接” ，“设备调试”三项设置分别如图4.2.4至图4.2.6所示。在设备调试窗口中，如果“通讯状态标志”栏中，显示“0”则表示通讯正常，若显示“1”则表示通讯不正常。图4.2.4 基本属性窗口图4.2.5 通道连接窗口 图4.2.6 设备调试窗口4、主控窗口属性设置在

14、组态工作台界面中，用鼠标单击“主控窗口”选项，出现主控窗口图标并双击进入主控组态窗口；在此窗口中通过工具栏点击新增菜单项，完成菜单组态，如图4.2.7所示。图4.2.7 菜单组态窗口分别对机械手、功能介绍、输入输出表、封面进行菜单属性设计，机械手菜单属性设计如下图4.2.8所示：图4.2.8 机械手菜单属性设置总结经过此次课程设计使我把所学的PLC与组态知识相结合，并且对所学习的组态有了更加深刻的了解，对组态工程设计的过程，弥补了之前组态学习中的盲点，对脚本的编写和动画设计有了更深的记忆！并且学习了PLC的IST指令，IST指令简化了复杂的顺序程序，并且的多种控制方式的改变，对于机械手之类的顺控多方式控制应用起到指导作用。此外，在学习过程中遇到很多问题，老师指导一步步探索，最终得出问题的答案。使我在以后的学习中积累了学习经验，更加有利于未来的学习工作！参考文献王兆义 可编程控制器 机械工业出版社 2002陈志文 组态控制实用技术 机械工业出版社 2002刘晓玲 PLC控制与组态技术应用 电子工业出版社 2011王宇 PLC电气控制与组态设计 电子工业出版社 2010 附录状态转移图 流程图 .