机械手设计指导书

1、装订线吉林建工学院城建学院信息工程系自动化专业课设计论文纸 摘要本文阐述了基于组态技术简易机械手控制仿真教学中的应用。通过组态软件强大的动画功能实时模拟显示简易机械手的动作过程，使学生形象、直观地理解简易机械手的运行规律，了解控制实现的过程。仿真教学可以减少简易机械手设备的投入，提高工控实训室的空间利用率，增强实训课的教学效果。实践证明：机械手控制系统充分体现了上位机的图形、控制和数据管理能力，充分体现了可编程控制器的工业现场适应性和控制驱动能力。关键词：组态软件 简易机械手 仿真教学 abstractthis paper expounds based on configuration tec

2、hnology simple robot control simulation the teaching application. Through the configuration software powerful animation real-time simulations show that the function of the manipulator simple action process, causes the student to image, intuitive understanding of the manipulator, simple operation law

3、 about control implementation process. The simulation teaching can reduce the simple manipulator equipment investment, improve industrial control the simulant teach room the use of space, strengthen the training class the teaching effect. Practice shows that the robot control system fully embodies t

4、he PC graphics, control and data management ability, fully embodies the programmable controller industrial site adaptability and control drive ability. Keywords: configuration software emulation teaching simple manipulator 第一章 前 言组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。 “组态(Configure)”的含义是“配置”、“设

5、定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。 “监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业控

6、制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。 工控组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。 组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的

7、系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容。第二章 组态软件课程设计报告2.1设计目的1.熟悉并熟练掌握组态王软件的功能和特点；2.掌握组态软件的系统构成；3.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解机械手的工作原理；4.培养自主查找资料、收索信息的能力；5.培养实践动手能力与合作精神；2.2 主要任务1.了解机械手的控制要

8、求。2.确定系统的控制方案。3.利用组态软件编制监控系统图形界面。4.建立实时数据库、画面的图形对象与数据库的数据变量之间的关系。5.编制程序实现机械手以及物品的控制和监视。6.对本次设计进行总结，撰写课程设计报告。2.3课程设计主要内容 1.熟悉所用组态软件的操作。 2.查看有关参考书籍、查阅相关文献资料，独立设计基于组态软件的机械手的控制方案。 3.根据实际系统的要求，进行简单的画面设计与编辑、简单控制程序的编写、设定动画连接等功能。 4.进行程序的运行、调试与改进。三、机械手的设计过程3.1机械手的控制要求1机械手具有启动、停止、水平移动、垂直移动、夹紧、放松等动作功能；2操作人员可以通

9、过启动、停止按钮控制机械手的启动、停止；3机械手的水平移动、垂直移动、夹紧、放松通过PLC控制的电磁阀实现。3.利用组态软件初步实现简易机械手仿真1.利用组态软件初步实现简易机械手仿真教学的步骤如下：启动组态王软件，进入工程管理器界面；双击桌面的组态王图标“”，启动组态王软件，进入图1所示工程管理器界面。图1工程管理器2.新建一个工程点击工程管理器文件菜单，选择新建工程菜单项，弹出新建工程向导；根据新建工程向导的提示，点击“下一步”按钮，输入新建工程所在的目录（例如 D：）；再点击“下一步”按钮，输入新建工程的名称（例如 简易机械手控制）；最后点击“完成”按钮，完成组态王工程“简易机械手控制”

10、新建工程工作。3.进入工程浏览器点击工程管理器的开发命令按钮，或双击新建的“简易机械手控制”工程，弹出进入演示模式对话框，点击“忽略”按钮，再点击弹出的将进入演示方式对话框的“确定” 按钮，进入图2所示的工程浏览器； 图2工程浏览器4.新建新画面在工程浏览器的工程目录显示区，单击“文件”大纲下面的“画面”成员名，然后在目录内容显示区双击“新建”图标，启动组态王的“画面开发系统”程序，并弹出“新画面”窗口。在这个窗口中将画面的名称设置为“初级演示”，画面高度与画面宽度自定义如图3所示。图3新画面设置5.使用工具箱，绘制简易机械手演示画面在画面开发系统中使用管道工具、矩形工具、文本工具，组建图4所

11、示的画面。 图4.初级演示画面6.定义内存变量击工程浏览器的数据库大纲下的数据词典成员名，然后在目录内容显示区双击“新建”图标。出现定义变量对话框，如图5所示。 图5定义变量在基本属性页中输入变量名为“开始”，变量类型设置为“内存离散”，再点击确定按钮即完成第一个变量的定义。同理，还需要定义“上行下行” 、“左行右行” 、“物体的上行下行” 、“物体的左行右行”，变量类型为“内存实数”等等。7.动画连接比如为了实现“物体圆球”的动画连接，双击图形圆球出现对话框如图6，再单击“水平移动”按钮，弹出“水平移动”对话框如图7，将表达式设置为“物体的左行右行”，向右的移动距离设置为500，向右移动距离

12、为0，其他不用变，在单击“确定”按钮回到动画连接画面，再单击“确定”即完成动画连接。垂直移动也是这样，同样还需要完成各个部件的动画连接。图6动画连接的画面图7水平移动的对话框8.设计命令语言命令语言是一种类似C语言的程序，设计人员可以利用命令语言书写的程序来增强应用程序的灵活性，组态王的命令语言分为：应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言和画面命令语言。命令语言的句法与C语言相似，具有完善的语法错误检验功能，丰富的运算功能以及各类函数（数学函数、系统函数、控件函数、字符串函数等）功能。命令语言通过“命令语言编辑器”输入，然后由组态王编译执行。1）按键

13、命令语言设计启动、停止按钮命令语言设计双击启动按钮，弹出动画连接对话框，单击命令语言连接下“弹起时”按钮，弹出“命令语言编辑器”，如图8所示。图8命令语言编辑器单击“变量【域】”按钮,弹出变量选择对话框，选择本站点开始变量，再按“确定”按钮，自动输入“命令语言编辑器”区，在变量后输入“=1”即可，同理实现“停止”变量的等等。 2）画面命令的设计语言if(本站点开始=0)本站点上行灯=0;本站点下行灯=0;本站点左行灯=0;本站点右行灯=0;if(本站点开始=1)本站点时间变量=本站点时间变量+1;本站点流动=1; if(本站点时间变量<5)本站点上行下行=本站点上行下行+15; 本站点下

14、行灯=1;if(本站点时间变量>5 && 本站点时间变量<10)本站点上行下行=本站点上行下行-15;本站点物体的上行下行=本站点物体的上行下行+15;本站点上行灯=1;本站点下行灯=0;if(本站点时间变量>10 && 本站点时间变量<25)本站点左行右行=本站点左行右行+15; 本站点物体的左行右行=本站点物体的左行右行+15; 本站点右行灯=1;本站点上行灯=0;本站点下行灯=0;if(本站点时间变量>25 && 本站点时间变量<30)本站点上行下行=本站点上行下行+15; 本站点物体的上行下行=本站点物

15、体的上行下行-15; 本站点下行灯=1;本站点上行灯=0;本站点右行灯=0;if(本站点时间变量>30 && 本站点时间变量<35)本站点上行下行=本站点上行下行-15;本站点隐藏=1;本站点物体2左行右行=本站点物体2左行右行+15;本站点上行灯=1;本站点下行灯=0;本站点右行灯=0;if(本站点时间变量>35 && 本站点时间变量<50)本站点左行右行=本站点左行右行-15;本站点左行灯=1;本站点上行灯=0;本站点下行灯=0;本站点右行灯=0;if(本站点时间变量>50)本站点隐藏=0;本站点物体的左行右行=0;本站点时间变

16、量=0; 本站点物体的上行下行=0;本站点左行右行=0;本站点隐藏=0;本站点物体2左行右行=0;本站点上行灯=0;本站点下行灯=0;本站点左行灯=0;本站点右行灯=0;注： 把“运行时”命令语言程序执行的周期设置为100ms。每一项设计任务完成后，注意保存所作修改。3）完成上面的便可切换到组态王运行模式，在初级画面点击文件菜单下的“切换到view”菜单项，进入到组态王运行系统如图下图。按“开始”按钮可以观察机械手的运行过程，按“停止”机械手停止工作，如果机械手的动作与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因，并根据具体情况作出处理。 第四章 设计心得与体会这次设计是我们学完组态王软件第一

17、次真真意义上的实训，它帮助我们更深刻的了解和掌握了一些关于组态王的应用知识和方法。在这个学习调试运行的过程中我们也遇到了很多问题，经过老师和同学的帮助最终解决了这些问题，成功的调试出结果，完成了实验，达到了预期的效果和目标。但也使我们更加深刻的体会到对于这门课程还有很多东西没有完全掌握也认识到了这门课程的重要性，使我们受益匪浅。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重

18、要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。第五章 致谢 在本次课程设计中，我得到了指导老师的热心指导，与本组同学齐心合力完成了本次设计。在这里非常感谢指导老师指导老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意！同时，身边的同学也给我提供了许多帮助。因此，我向身边关心我的同学及在设计过程中给予我极大帮助的人以诚挚的谢意！通过本次课程设计，使我深深的认识到学好专业知识的重要性，也理论联系实际的含义，并且检验了组态王软件的学习成果。虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练，但是我将在未来的学习和实践中