机械手自动分拣系统

1、题 目 名 称基于组态软件 MCGS的机械手自动分拣监控系统学 生 姓 名 梁兆福学 号 0812043005系 、专 业工业电气 081指 导 教 师 马聪设计题目 : 基于组态软件 MCGS的机械手自动分拣监控系统仿真 设计条件：要求利用组态软件 MCGS仿真满足控制要求的机械手自动分拣监控系统的运行 过程。设计任务： 机械手分拣系统主要由三个机械手和一条传送带组成，三个机械手的功能分别是上 料，正品捡拾和次品捡拾， 在每个机械手旁边都有料盒， 上料机械手按照一定要求将待分 拣产品放在传送带上， 分拣机械手是按照检测结果将产品分类， 分别放入各自身旁的料盒 中，传送带按一定速度运转， 其上

2、安装三个间隔相同的位置传感器， 第一个位置传感器旁 装有产品质量传感器， 用来判断到来的产品是否合格， 第二个和第三个位置传感器分别放 置在两个分拣机械手附近，当传感器感应到产品到时可发出信号驱动相应的机械手动作。 控制要求如下： 1传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停滞状态，其他时间连续运转。2. 初始时，传送带停止，上料机械手实现上料操作，完成后启动传送带； 当产品运行到位 置传感器 1时，传送带停止，进行产品质量检测， 判断是否合格，同时上料机械手再上料， 完成后启动传送带。 3.两个产品同时分别到达位置传感器 1 和位置传感器 2，传送带停止， 系统判断位置传感器 2 处的

3、产品是否合格， 如合格驱动正品机械手动作， 如不合格，正品 机械手不动作，等该产品到达位置传感器 3时次品机械手动作， 位置传感器 1处的产品接 受质量检测，记录该产品的质量信息，同时上料机械手再进行上料，完成后启动传送带。 毕业设计（论文）内容包括：1 ）组态监控画面的设计及实时数据库的构建。2）脚本程序的设计思路及流程图。3）脚本软件的编程及设计要求的实现。摘要MCGS(Monitor and Control Generated System) 是一套基于 Windows平台的、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。 MCGS为用户提供 了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能

4、够完成现场数据采集、实时 和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表 输出以及企业监控网络等功能。MCGS 具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。组态( Configuration )为模块化任意组合。关键词 ：MCGS 组 态目录第一章绪 论 3第二章机械手分拣系统的功能要求 3第三章机械手分拣系统的总体设计方案 53.1 组态画面的设计 53.1.1 机械手画面的设计思路 53.1.2 传送带动画的设计思路 53.1.3 检传感器动画的设计思路 53.2 系统的工作流程 53.3 控制系统的组成 7第四章设计思路 94.1 机械手分拣系统控

5、制流程图 94.2 气爪张开控制流程图 134.3 实时数据库 13第五章程序设计 145.1 正品机械手分拣控制程序 145.2 正次品机械动作时，新料水平移动程序 . 195.3 限位开关控制程序 21致 谢 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。第一章 绪 论MCGS（Monitor and Control Generated System） 是一套基于 Windows 平 台的、 用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。 MCGS具有操作 简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。通用组态软 件主要特点有：（1）延续性和可扩充性。当现场 （包括硬件设备或系

6、统结构）或用户需 求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用） 。通用组态软件所能完成的功能都用一种方便 用户使用的方法包装起来，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程 技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性， 每个用户根据工程实际情况， 利用通用组态软件提供的底 层设备（ PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的 I/O Driver 、开 放式的数据库和画面制作工具， 就能完成一个具有动画效果、 实时数据处理、 历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程。第二章 机械手分拣系统的功能要求1传送带按间歇方式工作

7、， 除在上料和产品捡拾时处于停滞状态， 其他 时间连续运转。2.初始时，传送带停止， 上料机械手实现上料操作， 完成后启动传送带； 当产品运行到位置传感器 1 时，传送带停止，进行产品质量检测，判断是否 合格，同时上料机械手再上料，完成后启动传送带。3.两个产品同时分别到达位置传感器 1 和位置传感器 2，传送带停止， 系统判断位置传感器 2 处的产品是否合格，如合格驱动正品机械手动作，如 不合格，正品机械手不动作， 等该产品到达位置传感器 3 时次品机械手动作， 位置传感器 1 处的产品接受质量检测，记录该产品的质量信息，同时上料机 械手再进行上料，完成后启动传送带。第三章 机械手分拣系统的

8、总体设计方案3.1 组态画面的设计新建 MCGS工程文件，命名为 “机械手分拣控制系统” 。控制系统的画面 是自动运行界面，如下图。图 3-1 机械手分拣系统组成结构图 该系统的组成部分多，制作过程较为复杂，按其结构，具体可分为机械 手、传送带和质检传感器的制作。3.1.1 机械手画面的设计思路 该系统中有三个机械手，虽然每个机械手的功能不同，但在外形上是一致的，其中 2#和 3#机械手是完全一样的， 只要制作出其中一个， 另一个在此 基础上进行复制即可获得。 而 1#机械手只需将己完成的机械手图符施加一个 左右镜像操作便可得出。因此，需要先出一个机械手图符。机械手的制作包 括支架和气爪。机械

9、手的支架如图 10-2 ，机械手气爪的组成如图 10-3。图 3-2 机械手的组成部分 图 3-3 机械手气爪组成部分图 3-4 伸缩变化的动画连接图图 3-5 升降变化的动画连接图图 3-6 旋转变化的动画连接图3.1.2 传送带动画的设计思路如下图中所示。图 3-7 静态画面3.1.3 检传感器动画的设计思路质检传感器的制作，绘制 2个矩形框和 2 个圆，将其摆放如图图 3-8 检传感器3.2 系统的工作流程 机械手分拣系统主要由三个机械手和一条传送带组成，如图 1-1 所示。三个机械手的功能分别是上料、正品拣拾和次品拣拾，在每个机械手旁边都 有料盒。上料机械手按一定要求将待分拣产品放置在

10、传送带上，分拣机械手则是按检查的结果将产品分类，分别放入各自旁边的料盒中。传送带按要求以一定速度运转，其上安装有三个间隔相同的位置传感器，第一个位置传感器旁装有产品质量检测传感器，用来判断到来的产品是否合格；第二个和第 三个位置传感器分别放置在两个分拣机械手附近，当该传感器感应到产品到 来时可发出信号以驱动相应机械手动作 。图 3-9 机械手分拣系统组成结构图选用的机械手均有四自由度气动机械手， 即机械手在工作时可以进行 升降、伸缩、旋转和气爪的抓放运动，在升降、伸缩和旋转运动的两个终端 各安装有一对限位开关，当机械手运动到某方向的极限位置时，相应限位开 关会发出 “到达”信息， 便可反映出机

11、械手的位置状态， 以便其进行下一步 的操作。系统中安装有气缸，机械手的动作由气缸驱动。为保证系统的正常运行、停止，分拣系统中具有运行和停止控制功能。 每个机械手的受控情况如表 1.1 所示，传送带的受控情况如图 1.2 所示。各 传感器能够正常工作，反映位置状态信息。同时，手动控制和自动控制之间 可以实现合理地切换，避免系统工作出错。表 3.1 机械手的受控过程气爪张命令气爪合命令气爪张开气爪闭合图 3.2 传送带的受控过程传送带启动 / 停止命令传送带启动 / 停止3.3 控制系统的组成这是一个程序控制系统，如果以计算机为控制器，其控制系统如表 3. 3所示。表 3.3 机械手分拣控制系统质

12、量检测传感器位置传感器位置传感器位置传感器计算机上料机械手 正品分拣机械手 次品分拣机械手 传送带由表可以看出，计算机作为控制单元，其输入信号为 4 个传感器发出的 开关量信号以及机械手反馈的状态信息，输出信号则用来控制各个机械手的 动作和传送带的运转。这些是实现机械手分拣系统的必要变量，还需一些支持动画效果的数值 型数据对象、使用定时器的相关数据以及反映工作阶段的变量等。有关传送 带的数据有 2 个，即“传送带启停”和“传送带旋转”，分别是开关型和数 值型，无存盘和报警属性。在实时数据库窗口中，各建一个开关型和数值型 对象，将其基本属性设置如图 3-10 所示，则实现了这两个对象的建立。图

13、3-10 传送带数据建立第四章 设计思路4.1 机械手分拣系统控制流程图图 4-1 上料分拣流程图脚本程序：IF Start=1 THEN上料杆伸缩增量 =上料杆伸缩增量 +1IF 上料杆伸缩增量 25 THEN 上料杆伸缩增量 =25 上料气爪增量 =上料气爪增量 +0.5ENDIFENDIFIF 上料气爪增量 2 THEN上料气爪增量 =2m=1ENDIFIF m=1 THENStart=0上料杆伸缩增量 =上料杆伸缩增量 -1IF 上料杆伸缩增量 0 THEN 上料杆伸缩增量 =0m=0n=1ENDIF料伸缩增量 =料伸缩增量 -1IF 料伸缩增量 8 THEN 料旋转增量 =8ENDI

14、FIF 上料杆旋转增量 8 THEN 上料杆旋转增量 =8n=0k=1ENDIFENDIFIF k=1 THEN上料杆伸缩增量 =上料杆伸缩增量 +1IF 上料杆伸缩增量 50 THEN 上料杆伸缩增量 =50上料气爪增量 =上料气爪增量 -0.5IF 上料气爪增量 25 THEN料伸缩增量 =25ENDIFm=0ENDIFIF a=1 THEN传送带旋转增量 =传送带旋转增量 +2IF 传送带旋转增量 50 THEN 传送带旋转增量 =50 检测工件 =1ENDIF传送带旋转增量 0=传送带旋转增量 0+1IF 传送带旋转增量 030 THEN传送带旋转增量 0=30a=0检测工件 =1en

15、difc=1传送带启停 1=1ENDIFIF i=1 THEN上料杆伸缩增量 =上料杆伸缩增量 -1IF 上料杆伸缩增量 0 THEN上料杆伸缩增量 =0i=0j=1ENDIFENDIFIF j=1 THEN检测工件 =1上料杆旋转增量 =上料杆旋转增量 -1IF 上料杆旋转增量 0 THEN上料杆旋转增量 =0j=0ENDIFENDIF4.2 气爪张开控制流程图脚本程序：上料气爪增量 =上料气爪增量 +0.5IF 上料气爪增量 100 THEN 传送带旋转增量 =100ENDIFIF 传送带旋转增量 145 THEN 传送带旋转增量 1=45a1=1选择完 =0z1=1Z2=1ENDIFEN

16、DIFIF a1=1 THEN正品提料 =1正品 =0旋转传送带启停 2=1正品杆旋转增量 =正品杆旋转增量 +1IF 正品杆旋转增量 8 THEN正品杆旋转增量 =8m1=1a1=0ENDIF传送带启停 1=0检测工件 =0传送带启停 =1ENDIFIF m1=1 THEN下降正品杆伸缩增量 =正品杆伸缩增量 +1传送带启停 2=1IF 正品杆伸缩增量 50 THEN正品杆伸缩增量 =50正品气爪增量 =正品气爪增量 +0.5 爪IF 正品气爪增量 2 THEN正品气爪增量 =2m1=0n1=1ENDIFENDIF传送带启停 1=0检测工件 =0传送带启停 =1ENDIFIF n1=1 TH

17、EN正品杆伸缩增量 =正品杆伸缩增量 -1IF 正品杆伸缩增量 0 THEN正品杆伸缩增量 =0n1=0j1=1ENDIF品升检测正品杆伸缩增量 =检测正品杆伸缩增量 -1IF 检测正品杆伸缩增量 -50 THEN检测正品杆伸缩增量 =-50ENDIF传送带启停 =1检测工件 =0传送带启停 1=0传送带启停 2=1ENDIFIF j1=1 THEN正品杆旋转增量 =正品杆旋转增量 -1IF 正品杆旋转增量 0 THEN 正品杆旋转增量 =0j1=0k1=1ENDIF检测正品杆旋转增量 = 检测正品杆旋转增量 -1IF 检测正品杆旋转增量 25 THEN正品杆伸缩增量 =25正品气爪增量 =正

18、品气爪增量 -0.5 降IF 正品气爪增量 -25 THEN检测正品杆伸缩增量 =-25ENDIF传送带启停 =1检测工件 =0传送带启停 1=0传送带启停 2=1ENDIFIF i1=1 THEN传送带启停 2=0正品杆伸缩增量 =正品杆伸缩增量 -1 传送带启停 =1传送带启停 1=0IF 正品杆伸缩增量 50 THEN传送带旋转增量 01=50 检测工件 =1ENDIF 传送带旋转增量 02=传送带旋转增量 02+2 工件IF 传送带旋转增量 0230 THEN 传送带旋转增量 02=30传送带旋转增量 1=0endif传送带启停 2=0endifIF ( i=1 OR j=1 ) AN

19、D ( 传送带旋转增量 270 OR 传送带旋转增 量 324 ) THEN 当正次机械手动作时，新料在带上的水平运动 传送带启停 4=1传送带旋转增量 01=传送带旋转增量 01+2IF 传送带旋转增量 0150 THEN传送带旋转增量 01=50检测工件 =1ENDIF传送带旋转增量 022=传送带旋转增量 022+2IF 传送带旋转增量 02230 THEN传送带旋转增量 022=30endif传送带启停 2=0endifIF 传送带旋转增量 0229 THEN 显示 检测工件 =1endifIF 传送带旋转增量 2165 AND 传送带旋转增量 2195 THEN 传送带旋转增量 =传送带旋转增量 +1 传送带轮旋转endif5.3 限位开关控制程序IF 上料杆伸缩增量 =0 THEN 上料升限位开关 =1 上料降限位开关 =0ENDIFIF 上料杆伸缩增量 =25 OR 上料杆伸缩增量