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摘 要在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温,腐蚀及有毒气体等因素的危害, 增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命.自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解. 在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及 plc 的研究发展趋势,描述了机械手控制系统的工作 原理和动作实现过程.研究了基于 plc 的机械手模型控制系统的设计,还研究了 mcgs 在机械手控制 系统中的应用.利用组态软件 mcgs 设计了机械手模型控制系统监控界面,提供了较为直观,清晰, 准确的机械手运行状态,进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性,充分提高了系统的工作效率。关键词机械手;plc;mcgs目录摘 要 .1目录 .0引言 .1第一章 绪 论 .11.1 课题研究目的及意义 .11.2 国内外机械手研究概况 .21.3 课题研究的内容 .3第二章 机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介 .32.1 机械手控制方式的选择 .32.2 可编程序控制器简介 .5第三章 机械手模型控制系统的设计 .83.1 机械手控制系统构件概述 .83.2 机械手的动作实现过程 .103.3 plc 程序设计 .113.4 plc 程序的调试 .12第四章 mcgs 在机械手控制系统中的应用 .134.1 mcgs 的概述 .134.2 工程的建立与变量的定义 .164.3 工程画面的创建 .194.4 动画的连接 .234.5 组态运行 .28第五章 结 论 .28参考文献 .29附录 1 梯形图 .31附录 2 plc 外部电气接线图 31引言机械手自二十世纪六十年代初问世以来,经过 40 多年的发展,现在已经成为制造业 生产自动化中重要的机电设备. 目前机械手技术有了新的发展出现了仿人型机械手,微型机械手和微操作系统如 细小工业管道机械手移动探测系统,微型飞行器等 ,机械手化机器,智能机械手不仅 可以进行事先设定的动作,还可按照工作状况相应地进行动作,如回避障碍物的移动,作 业顺序的规划,有效的动态学习等 . 本课题主要研究的是基于 plc 的机械手模型控制系统的设计, 通过 mcgs 将机械手的动作过程进行动画演示,使机械手的动作形象化.提供较为直观, 清晰,准确的机械手运行状态,为维修和故障诊断提供多方面的可能性,充分提高系统的工作效率.第一章 绪 论1.1 课题研究目的及意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象.近年来随着工业自动化的发展,机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展.机械手广泛地应用与锻压,冲压, 锻造,焊接,装配,机加,喷漆,热处理等各个行业.特别是在笨重,高温,有毒,危险, 放射性,多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视.总之, 机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一 个重要手段.国内外都十分重视它的应用和发展 . 可编程序控制器plc是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置.随着微 电子技术,自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,plc 在硬件配置,软件编程,通 讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已经成为工厂自动化的标准配置之一[1]. 由于自动化可以节省大量的人力,物力等,而 plc 也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好,实用性强,硬件配套齐全,编程方法简单易学,因此工业领域中广泛应用 plc.机械手在美国,加拿大等国家应用较多,如用果实采摘机械手来摘果实, 装配生产线上应用智能机器人等.我国自动化水平本身比较低,因此用 plc 来控制的机械手还比较少.本次课题设计的机械手就是通过 plc 来实现自动化控制的.通过此次设计可以更进一步学习 plc 的相关知识,了解世界先进水平,尽可能多的应用于实践. 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 的各种 32 位 windows 平台上运行,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,在自动化领域中有着广泛的应用[2].本设计通过 mcgs 组态软件对机械手进行监控,将机械手的 动作过程进行了动画显示,使机械手的动作过程更加形象化.1.2 国内外机械手研究概况机械手自二十世纪六十年代初问世以来,经过 40 多年的发展,现在已经成为制造业 生产自动化中重要的机电设备. 目前, 正式投入使用的绝大部分机械手属于第一代机械手, 即程序控制机械手.这代机械手基本上采用点位控制系统,没有感觉外界环境信息的感觉器官,主要用于焊接,喷漆和上下料.第二代机械手具有感觉器官,仍然以程序控制为基 础, 但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正.这代机械手通常采用接触传感器一类的简单传感装置和相应的适应性算法.现在,第三代机械手正在第一,第二代机械手的基 础上蓬勃发展起来,它是能感知外界环境与对象物,并具有对复杂信息进行准确处理,对自己行为做出自主决策能力的智能化机械手.它能识别景物,具有触觉,视觉,力觉,听觉,味觉等多种感觉,能实现搜索,追踪,辨色识图等多种仿生动作,具有专家知识,语音功能和自学能力等人工智能[3]. 目前机械手技术有了新的发展出现了仿人型机械手,微型机械手和微操作系统如 细小工业管道机械手移动探测系统,微型飞行器等 ,机械手化机器 ,智能机械手不仅 可以进行事先设定的动作,还可按照工作状况相应地进行动作,如回避障碍物的移动,作 业顺序的规划,有效的动态学习等 .机械手的应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展,并且蓬勃发展的军用机械手也将越来越多地装备部队[4][5]. 国外方面近几年国外工业机械手领域有如下几个发展趋势.机械手性能不断提高, 而单机价格不断下降;机械结构向模块化,可重构化发展;控制系统向基于 pc 机的开放 型控制器方向发展 ;传感器作用日益重要;虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真,预 演发展到用于过程控制. 国内方面目前在一些机种方面,如喷涂机械手,弧焊机械手,点焊机械手,搬运机 械手,装配机械手,特种机械手水下,爬壁,管道,遥控等机械手基本掌握了机械手 操作机的设计制造技术,解决了控制驱动系统的设计和配置,软件的设计和编制等关键技 术,还掌握了自动化喷漆线,弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信,协调控制技 术;在基础元件方面,谐波减速器,机械手焊接电源,焊缝自动跟踪装置也有了突破.从 技术方面来说,我国已经具备了独立自主发展中国机械手技术的基础[6].1.3 课题研究的内容本课题主要研究的是基于 plc 的机械手模型控制系统的设计, 包括硬件的设计和软件的设计.通过设计编制 plc 程序实现机械手模型控制系统的自动控制.利用组态软件 mcgs 设计出人机界面,进行设备和数据对象的连接,实现动画连接,实现机械手的监控. 通过 mcgs 将机械手的动作过程进行动画演示,使机械手的动作形象化.提供较为直观, 清晰,准确的机械手运行状态,为维修和故障诊断提供多方面的可能性,充分提高系统的工作效率.第二章 机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介2.1 机械
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