基于plc的机械手模型控制系统的设计-毕业设计论文

本科生毕业论文（设计）题目：基于PLC的机械手模型控制系统的设计基于PLC的机械手模型控制系统的设计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；MCGSDesignofManipulatorModelControlSystembasedonPLCAbstractInindustrialproductionandotherdomains,Becauseofthedemandsofthework,peoplewereusuallysubjectedtoendangerofheat,decayandpoisonousairetc.factor,thesefactorsincreasedthestrengthofworker'slabor,evenendangerlife.Sincethemanipulatorwasborn,thevariousdifficultproblemswereeasilysolved.InthisdesignthepresentconditionofresearchaboutdomesticandinternationalmanipulatoranddevelopmenttrendofresearchconcerningPLCwereintroduced.Theprincipleofworkandtheprocessofaction’srealizationofmanipulatorcontrolsystemweredescribed.ThedesignofmanipulatormodelcontrolsystembasedonPLCwasresearchedandMCGS’sapplicationinthemanipulatormodelcontrolsystemwasresearched.TheinterfaceofsupervisionforthemanipulatormodelcontrolsystemwasdesignedbyMCGS.Anintuitive,clearandaccuratemanipulatoroperatingstatewasprovided.Andthenvariouspossibilitiesformaintainandbreakdown’sdiagnosiswereprovided,thework’sefficiencyofsystemwasfullyelevated.Keywords:manipulator;PLC;MCGS目录摘要 ⅠAbstract Ⅱ第一章绪论 图3-6机械手的动作示意图脉冲信号，步进电机一正转，机械手前伸，前伸到位时，碰到前限位开关，前伸停止。主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，主机向驱动器二只输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC向驱动器一同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机一反转，横轴后缩。机械手后缩，当后缩到底时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关，下降停止，回到原点。至此，机械手经过八步动作完成一个循环[14]。3.3PLC程序设计3.3.1I/O点数的确定及PLC类型的选择本次设计使用的是THWJX-1型机械手实物教学实验装置。本装置需采用晶体管输出型可编程控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机运行。由于机械手系统的输入/输出点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，该机械手的控制为纯开关量控制，且I/O点数不多，仅需11个输入点和9个输出点，考虑留有一定的裕量。故选用日本三菱公司生产的多功能小型FX1N-24MT-D主机，该机输入点为14个，输出点为10个[15]。3.3.2PLC的I/O分配根据机械手动作的要求及机械手实物教学实验装置说明指导，输入、输出点分配如表3-5所示。表3-5PLC的I/O分配表名称输入名称输出气夹正转限位X0驱动器一PULY0气夹反转限位X1驱动器二PULY1基座正转限位X2驱动器一DIRY2基座反转限位X3驱动器二DIRY3旋转脉冲X4气夹正转MLY4X轴前限位X5气夹反转MRY5X轴后限位X6基座反转MRY6Y轴上限位X7基座正转MLY7Y轴上限位X10气夹电磁阀YV+Y10启动按钮X11复位按钮X123.3.3编程指令的选择方案一：使用起保停电路的编程方式。用辅助继电器代表步，仅仅使用与触电和线圈有关的指令。编出程序规范，具有易于阅读和容易查错的优点，但因为存在大量的自保持触点，使程序代码较长。方案二：采用以转换为中心的编程方式。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，会有很大帮助。方案三：采用STL指令的编程方式。STL指令（步进梯形指令）是三菱厂家设计的专门用于顺序控制的指令，使用该指令可以使编制顺序控制程序更加方便，而且易于调试和维护，且代码较短。经论证本次设计采用的编程方式选用方案三。3.3.4PLC程序的设计程序流程图见附录1、顺序功能图见附录2、梯形图见附录3、指令表见附录4。3.4PLC程序的调试由于PLC是专门为工业生产环境设计的控制装置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。但环境过于恶劣、电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都将不能保证PLC正常、安全、可靠的运行。因此，讨论PLC设计调试就具有十分重要的意义。3.4.1PLC控制的安装与布线1、输入接线（1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。（3）利用普通二极管恰当的串接在PLC输入回路中，防止信号干扰，使PLC输入信号大大增强。2、电源接线电源是PLC引入干扰的主要途径之一，PLC应尽可能取用电压波动较小、波形畸变较小的电源，这对提高PLC的可靠性有很大帮助。PLC的供电线路应与其他大功率用电设备或强干扰设备（如高频炉、弧焊机等）分开。为了提高整个系统的抗干扰能力，可编程序控制器供电回路一般可采用隔离变压器、交流稳压器、晶体管开关电源等。我们正是用了隔离变压器和交流稳压器来抗干扰。隔离变压器是初级和次级之间采用隔离屏蔽层，用漆包线或同等非导磁材料组成，电器回路上不允许短路，两极各引出一个接地抽头。初级与次级之间的静电屏蔽要联结到零点位，接地抽头配电容耦合最后引出到接地点。在选用交流稳压器时，一般可按照实际最大需求容量的130%计算。这样可以保证稳压特性又有助于稳压器工作可靠[16]。PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。由于本设计使用的是FX1N系列可编程控制器，所以有直流24V输出接线端。该接线端可为输入及传感器（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。3、接地正确选择接地点，完善接地系统接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。所以我们给可编程控制器接上了专用接地线。3.4.2机械手控制系统的外部接线图PLC外部电气接线图见附录5。3.4.3机械手控制程序的调试在程序调试过程中出现了一系列的问题，但最终都一一解决了。在使用STL指令编程时，刚开始由于对STL指令掌握的不是很好，所以犯了不少错误，加上机械手模型装置本身存在的一些问题，所以在调试程序时，机械手动作不符合控制要求。经过不断查阅资料，研究、改进，最终程序调试成功。机械手运行良好，动作正确、符合控制要求。第四章MCGS在机械手控制系统中的应用4.1MCGS的概述4.1.1MCGS的简介MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，通用监控系统）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，在自动化领域有着广泛的应用。其主要特征和功能大体为：具有简单灵活的可视化操作界面、实时性强、有良好的并行处理性能、有丰富生动的多媒体画面、开放式结构、广泛的数据获取和强大的数据处理功能、完善的安全机制、强大的网络功能、多样化的报警功能、支持多种硬件设备、方便控制复杂的运行流程、良好的可维护性和可扩充性、设立对象元件库组态工作简单方便、能实现对工控系统的分布式控制和管理等等[17]。4.1.2MCGS的构成MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与数据库一起作为一个整体，才能构成用户引用系统。组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关系如图4-1所示。组态环境：组态环境：组态生成应用系统运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库图4-1组态环境和运行环境关系图由MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成，如图4-2所示。主控窗口主控窗口设备窗口用户窗口实时数据库运行策略MCGS工控组态软件菜单设计设置工程属性设定存盘结构添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交互界面定义数据变量编写控制流程使用功能构件图4-2MCGS用户应用系统结构图4.1.3MCGS的主要特性和功能（1）简单灵活的可视化操作界面。（2）实时性强、良好的并行处理性能。（3）丰富、生动的多媒体画面。（4）开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。MCGS系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了MCGS系统三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。除此以外，MCGS还提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB、VC等高级开发语言，编制特定的构件来扩充系统的功能。MCGS用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。MCGS设立对象元件库，组态工作简单方便，易于实现对工控系统的分布式控制和管理。4.1.4MCGS的编程语言MCGS全中文组态软件，采用C++语言编制，核心为组态结构。构架合理、连接灵活，结构层次清晰，方便用户的定制开发。它是基于WIN95/98/NT视窗结构，能够快速构造和生成数据管理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等界面，轻松实现各种工程曲线、报表、数据浏览、远程通讯、远程采集、远程诊断等功能的先进软件。MCGS组态软件采用Basic的脚本语言编程，有强大的图形化流程策略组态工具，使编程工作降到最少，令用户爱不释手。MCGS全中文组态软件能支持目前市场上绝大部分硬件，其网络版更使“决胜千里之外”成为可能。4.1.5MCGS的数据结构MCGS数据库管理功能强大，分为数据前处理（可以对设备采集进来的数据进行多种数值处理）、数据后处理（可通过各种内部函数、运算符、脚本程序对实时采集的数据进行处理）、实时数据处理（提供数据浏览，各种曲线、报表等功能构件，对存盘数据库的数据进行查询、排序、运算等操作），同时可以挂接外部数据库，实现ODBC接口和OLE实时调用，可以和SOL、Server、Oracle、Access等数据库相连，提供多种数据转换方式，每种方法都可以独立使用或组合使用。数据浏览构件可同时以表格和曲线的形式显示存盘数据库中数据，实时曲线可以动态显示当前的数据，并可以设定上下限值和时间的长短，以便于用户查询，同时提供EXCEL报表和MCGS自由报表。4.1.6MCGS的作用MCGS全中文组态软件是真正的32位程序，支持多任务、多线程，提供近百种绘图工具和基本图符。使用ActiveDLL把设备驱动挂接在系统之中，支持数据采集板、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备，它支持ActiveX控件，包括温控曲线、实时曲线、计划曲线、历史曲线、XY曲线、实时报表、历史报表、单行报表、配方管理、数据库管理、数据库浏览统计、多媒体输出等众多构件。MCGS全中文组态软件可完整实现ODBC接口，可与SQLServer、Oraver、Oracle、Access等主要数据库相连，可实现各种复杂的报表，并以不同方式增加、删除数据库中的记录，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWORKS等多种现场总线。它还具有强大的网络功能，支持TCP/IP、MODEM、485/422/232等多种网络数据传输方案，提供4级安全保密机制。工程组态软件MCGS的最大优点是组态方便，它融会了中外工控组态软件的众多长处，只要是稍具外语常识，即可以方便组态[18]。4.2工程的建立与变量的定义4.2.1工程的建立首先双击桌面MCGS组态环境图标，进入组态环境，屏幕中间窗口为工作台。单击文件菜单中“新建工程”选项，自动生成新建工程，默认的工程名为：“新建工程0.MCG”。选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。在文件名一栏内输入“机械手控制系统”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。如图4-3所示。图4-3MCGS工作台窗口在MCGS中，变量也叫数据对象。实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。定义数据对象的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。4.2.2变量的分配在开始定义之前，我们先对系统进行分析，确定需要的变量。本系统至少需要16个变量，见表4-1。表4-1机械手控制系统变量分配表变量名类型初值注释启动按钮开关型0机械手启动控制信号，X11输入，1有效复位按钮开关型0机械手复位控制信号，X12输入，1有效夹紧开关型1机械手动作控制——夹紧，输出，0有效放松开关型1机械手动作控制——放松，输出，0有效上升开关型1机械手动作控制——上升，输出，0有效下降开关型1机械手动作控制——下降，输出，0有效前伸开关型1机械手动作控制——前伸，输出，0有效后缩开关型1机械手动作控制——后缩，输出，0有效X5开关型0X轴前限位，输入，1有效，停止前伸X6开关型0X轴后限位，输入，1有效，停止后缩X7开关型0Y轴上限位，输入，1有效，停止上升X10开关型0Y轴下限位，输入，1有效，停止下降工件夹紧标志开关型0夹紧为1初始位置开关型1工件处于初始位置时为1垂直移动量数值型0动画参数水平移动量数值型0动画参数机械手动作控制信号本身要求高电平，而开关量输出通道是反相输出，因此上升等几个变量需设计为低电平有效，即送“0”动作。4.2.3变量定义的步骤单击工作台中的“实时数据库”选项卡，进入“实时数据库”窗口页，如图4-4所示。窗口中列出了系统已有变量“数据对象”的名称。其中一部分为系统内部建立的数据对象。现在要将表中定义的数据对象添加进去。单击工作台右侧“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加了一个新的数据对象，如图4-5所示。选中该数据对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置”窗口。图4-4实时数据库窗口图4-5实时数据库窗口图4-6数据对象属性设置窗口将“对象名称”改为：启动按钮；“对象初值”改为：0；“对象类型”选择：开关型；在“对象内容注释输入框”内输入：机械手启动信号，X11输入，1有效。单击“确定”。如图4-6所示。按照步骤2~5，根据上面列表，设置其他数据对象。单击“保存”按钮。4.2.4设备与变量连接在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出如图4-7所示窗口。在可选设备列表中，双击“通用设备”。图4-7设备管理窗口双击“串口通讯父设备”，在下方出现串口通讯父设备图标。双击串口通讯父设备图标，将“串口通讯父设备”添加到右侧选定设备列表中。双击“PLC设备”，在下方出现“三菱”文件夹，双击“三菱”文件夹，出现“FX-232”，双击“FX-232”图标，将三菱“FX-232”添加到右侧选定设备列表中。单击“确认”，并保存。在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。设备被添加到设备组态窗口中，如图4-8所示。双击“设备1-[三菱FX-232]”，进入模拟设备属性设置窗口，如图4-9所示。单击基本属性页中的“内部属性”选项，该项右侧会出现图标，单击此按钮进入“内部属性”设置。将：通道1、2的最大值分别设置为：10、12。图4-8设备组态窗口图4-9设备属性设置窗口单击“确认”，完成“内部属性”设置。单击“通道连接”标签，进入通道连接设置。依次进入通道连接，直至通道全部连接完成。进入“设备调试”属性页，即可看到通道值中数据在变化。单击“保存”按钮。至此设备与变量（数据对象）的连接完成。图4-10工作台窗口4.3工程画面的创建在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”、“窗口1”。如图4-10所示。选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。图4-11用户窗口属性设置将窗口名称改为：封面窗口；窗口标题改为：封面窗口；窗口位置选中“最大化显示”、“固定边”，窗口背景色选为蓝色，其他不变，单击“确定”。这时“封面窗口”底色变为蓝色。如图4-11所示。选中“窗口1”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。将窗口名称改为：机械手监控画面；窗口标题改为：机械手监控画面。窗口位置选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。在“用户窗口”中，选中“封面窗口”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。对“机械手监控画面”进行同样的设置。4.3.1封面窗口及监控画面的制作选中“封面窗口”的窗口标题，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。单击工具条中的“工具箱”按钮，打开绘图工具箱。选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口顶端中心位置拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的矩形。在光标闪烁位置输入文字“欢迎进入MCGS监控系统”，按回车键或在窗口的任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。图4-12封面窗口选中文字框，作如下设置。点击“填充色”按钮，设定文字框的背景颜色为：没有填充。点击“线色”按钮，设置文字框的边线颜色为：没有边线。点击“字符字体”按钮，设置文字字体为：行楷；字型为：粗斜体；大小为：48。点击“字符颜色”按钮，将文字颜色设为：“红色”。单击“保存”，“封面窗口”画面编辑完毕。如图4-12所示。图4-13对象元件管理选中“机械手监控画面”的窗口标题，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，对“机械手监控画面”进行相同的操作。单击绘图工具箱中的“插入元件”图标，弹出“对象元件管理”对话框，单击“其他”文件夹，选中“机械手”元件，按“确定”按钮把“机械手”元件添加到动画组态中。“对象元件管理”如图4-13所示。在图4-12中，机械手的“封面窗口”中使用到了“进入”和“退出”按钮。“进入”按钮是用来进入MCGS运行环境中“机械手监控画面”的，“退出”按钮则是用来退出运行环境的。“机械手监控画面”如图4-14所示，设计了8个指示灯，代表机械手夹紧、放松、上升、下降、前伸、后缩等动作。运行时，指示灯随机械手动作变化做相应指示。图4-14机械手监控画面4.3.2运行策略的建立及脚本程序的编写1、运行策略的建立进入“运行策略”窗口中，双击进入“循环策略”窗口，如图4-15所示。图4-15循环策略窗口右键单击点击工具条，选中“新增策略行”，增加一策略行。单击“策略工具箱”中的“脚本程序”将鼠标指针移到策略块图标上，单击鼠标左键，添加脚本程序构件。如图4-16所示。图4-16循环策略窗口2、机械手自动控制的脚本程序的编写。双击“脚本程序”工具条进入脚本程序编辑环境，编辑脚本程序。脚本程序如下：IF下降=0THEN垂直移动量=垂直移动量+1ENDIFIF上升=0THEN垂直移动量=垂直移动量-1ENDIFIF前伸=0THEN水平移动量=水平移动量+1ENDIFIF后缩=0THEN水平移动量=水平移动量-1ENDIFIF启动按钮=1AND复位按钮=0THEN定时器复位=0定时器启动=1ENDIFIF启动按钮=0THEN定时器启动=0ENDIFIF复位按钮=1AND计时时间>=44THEN定时器启动=0ENDIFIF定时器启动=1THENIF计时时间<5THEN下降=0放松=0EXITENDIFIF计时时间<7THEN夹紧=0下降=1放松=1EXITENDIFIF计时时间<12THEN工件夹紧标志=1上升=0EXITENDIFIF计时时间<22THEN前伸=0上升=1EXITENDIFIF计时时间<27THEN下降=0前伸=1EXITENDIFIF计时时间<29THEN放松=0下降=1夹紧=1EXITENDIFIF计时时间<34THEN上升=0工件夹紧标志=0EXITENDIFIF计时时间<44THEN后缩=0上升=1EXITENDIFIF计时时间>=44THEN后缩=1定时器复位=1EXITENDIFENDIFIF定时器启动=0THEN下降=1后缩=1上升=1前伸=1ENDIF4.4动画的连接画面编辑好以后，需要将画面与前面定义的数据对象即变量关联起来，以便运行时，画面上的内容能随变量变化。4.4.1指示灯的动画连接双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。单击“动画连接”选项卡，进入该页。图4-17动画组态属性设置单击“组合图符”，出现“？”、“>”按钮。单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。单击“属性设置”选项卡，进入该页，如图4-17所示。选中“可见度”选项卡，其他项不选。单击“可见度”选项卡进入该页，如图4-18所示。图4-18动画组态属性设置在“表达式”一栏，单击“？”按钮，弹出当前用户定义的所有数据对象列表，双击“启动按钮”。在“当表达式非零时”一栏，选择“对应图符可见”。单击“确认”按钮，退出“可见度”设置页。单击“确认”按钮，退出“单元属性设置”窗口，结束启动指示灯的动画连接。单击“保存”按钮。依次对其他指示灯进行设置，依照步骤1）~11）。经过这样的连接，当按下机械手或画面上的启动按钮后，不但相应变量的值会改变，相应指示灯也会出现亮灭的改变。4.4.2机械手的动画连接刚才图4-14的画面，只用8个指示灯对机械手的工作状态进行了动画显示。如果让机械手在画面上动起来，看起来就更真实、生动了。为体现机械手上升、下降、前伸、后缩、夹紧、放松等动作，图中机械手、上工件、横滑杆等部分需要随动作进行水平移动，上工件要做垂直移动，气夹还要张开、闭合。1、垂直移动动画连接：在“实时数据库”中增加一个新变量“垂直移动量”，初值：0，类型：数值型。单击“查看”菜单，选择“状态条”，在屏幕下方出现状态条。状态条左侧文字代表当前操作状态，右侧显示被选中对象的坐标和大小。估计总垂直移动距离：在上工件底边与下工件底边之间画一条直线，根据状态条大小指示可知直线长度即总垂直移动距离，垂直移动距离为104。在脚本程序的开始处增加“动画控制”语句：IF下移=0THEN垂直移动量=垂直移动量+1ENDIFIF上升=0THEN垂直移动量=垂直移动量-1ENDIF变化率=1个相素/每次，即每执行一次脚本程序，垂直移动量加1或减1，当然变化率也可以选大些或小些。计算垂直移动一次脚本程序执行次数：次数=下移时间（上升时间）/循环策略执行间隔=5s/200ms=25次。计算：垂直移动量的最大值=循环次数*

变化率=25*1=25。在机械手监控画面中选中并双击上工件，弹出“属性设置”窗口。在“位置动画连接”一栏中选中“垂直移动”，单击“垂直移动”选项卡，进入该页。按照图4-19所示在“表达式”一栏填入：垂直移动量。在垂直移动连接栏填入各项参数。单击“确认”按钮，存盘。进入运行环境，单击“启动”按钮，观察动作。图4-19动画组态属性设置2、水平移动动画连接：水平移动总距离的测量：在工件初始位置和移动目的地之间画一条直线，记下状态条大小指示，此参数即为总水平移动距离。移动距离为180.在数据库中增加一个变量：水平移动量，数值型，初值为0。图4-20动画组态属性设置脚本程序中增加以下代码：IF前伸＝0THEN水平移动量=水平移动量+1ENDIFIF后缩＝0THEN水平移动量=水平移动量-1ENDIF脚本程序执行次数＝后缩时间（前伸时间）／循环策略执行时间=10s/200s=50次。计算：水平移动量的最大值=循环次数*变化率=50*1=50，即当水平移动量＝50时，水平移动距离为180。如图4-21所示对右滑杆、机械手、上工件、气夹分别进行水平动画连接。参数设置的意思是：当水平移动量=0时，向右移动距离为0；当水平移动量＝50时，向右移动距离为180。进入运行环境调试。3、工件移动动画的实现：在实时数据库中填加一个变量：工件夹紧标志，初值：0，类型：开关。在脚本程序中加入两条语句：IF夹紧=1THEN工件夹紧标志=1‘处于夹紧状态ENDIFIF放松=1THEN工件夹紧标志=10‘处于放松状态ENDIF图4-21动画组态属性设置选中下工件，在“属性设置”页中选择可见度。进入“可见度”页，在表达式一栏填入：工件夹紧标志；当表达式非零时，选择：对应图符不可见。意思是：当工件夹紧标志＝1时，下工件不可见；当工件夹紧标志＝0时，下工件可见。如图4-21所示。选中并双击上工件，将其可见度属性设置为与下工件相反，即当工件夹紧标志非零时，对应图符可见。如图4-22所示。图4-22动画组态属性设置依照步骤3)~5)对气夹进行设置。存盘，进入运行环境调试。删去画面中不需要的图符。4.5组态运行保存所有组态设置，然后关闭组态监控程序。将PLC程序下传到PLC装置中并让其运行，切换到离线状态，然后启动MCGS，进入组态工程运行界面。在运行中通过对按钮的操作可检测所编程序的正确与否。经过运行测试，该组态监控软件可对机械手控制系统的动作过程进行有效监控，PLC程序达到了控制要求。第五章结论在本次课题设计中，机械手模型控制系统采用PLC进行控制，大大提高了该系统的自动化程度，减少了大量的中间继电器、时间继电器和硬件接线，提高了控制系统的可靠性。同时，使用PLC进行控制可方便更改生产流程，增强控制功能。通过本次设计，可以根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，实现机械手控制系统的不同工作需求，机械手控制系统具有了很大的灵活性和可操作性。利用组态软件MCGS对机械手控制系统进行监控，可以以最少的人员配置来加强对机械手的管理，提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。MCGS是一种比较新颖的软件，将MCGS应用于机械手的自动控制对我来说是一次新的体验。本文中介绍的机械手模型控制系统对于教学有很好的辅助作用。机械手控制技术是一项综合型的技术，机械手控制系统又是一个复杂的随机系统，本次设计的机械手模型控制系统与真正的机械手控制系统之间还有很大的差距。由于对组态软件MCGS掌握的不熟练，软件的一些功能没有能应用到监控系统中。另外，本文中的机械手模型控制系统比较简单，还需要不断改进和加强。参考文献廖常初．可编程序控制器应用技术(第四版)．重庆：重庆大学出版社，2005，1-14许志军．工业控制组态软件及应用．北京：机械工业出版社．2005，192-198王承义．机械手及其应用．北京：机械工业出版社，1981，12-25彭商贤、赵臣、张启先．试论国内外机器人机械学的发展趋向[J]，机器人，1991，13(3)：48-53SaeedB.Niku,IntroductiontoRobotics:Analysis,Systems,Application.USA:PearsonEducation,2001,16~42陈恳，杨向东，刘莉，杨东超．机器人技术与应用．北京：清华大学出版社，2006，27-35吴建强．可编程控制器原理及其应用．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998，12-60林小峰．可编程序控制器及应用．北京：高等教育出版社，1991，17-26DavidG.Johnson.“ProgrammableControllersforFactoryAutomation”.MarcelDecker,Inc.NewYorkandBasel,1987,10~23王永华．现代电气及可编程序控制器技术．北京：航空航天大学出版社，2003，32-45MITSUBISHIPROGRAMMABLECONTROLLERMELSECF1SERIESProgrammingManuol.MitsubishiElectricCOR.1999,12~18廖常初．可编程控制器的编程方法与工业应用．重庆：重庆大学出版社，2001，26-37郭洪红．工业机器人技术．西安：西安电子科技大学出版社，2006年，20-28王承义．机械手及其应用．北京：机械工业出版社，1981，8-25张凤珊．电器控制及可编程序控制器．北京：中国轻工业出版社．1999，62-79杨长能，张兴毅．可编程序控制器基础及应用．重庆：重庆大学出版社．1992，31-52袁秀英．组态软件技术．北京：电子工业出版社．2003，6-37，154-159北京昆仑通态自动化软件科技有限公司．MCGS用户指南．致谢本论文是在老师的精心指导和热情的帮助下完成的。导师渊博的知识、严谨的治学态度、孜孜不倦的钻研精神以及平易近人的作风为我树立了榜样，激励着我奋发向上，努力学习。值此论文完成之际，谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！在我做设计的过程中，我的各位老师和同学给我提供了很多帮助和支持，在此表示特别的感谢！此外，非常感谢家人对我的关心和大力的支持，在此深深的祝福他们身体健康，生活幸福。在论文完成答辩之际，向本次论文评审和答辩的各位老师，表示最诚挚的谢意！附录附录1程序流程图初始化初始化X11=1?X11=1?接通Y2、Y0，后缩X6=1?X11=1?接通Y1，上升X7=1?X12=0?X11=1?接通Y3、Y1，下降X10=1?X11=1?接通Y10、T0，夹紧接上页 T0=1?T0=1?X11=1?接通Y1，上升X7=1?X11=1?接通Y0，前伸X5=1?X11=1?接通Y3、Y1，下降X10=1?X11=1?接通Y10、T1，放松T1=1?X11=1?接上页X12=1?X12=1?接通Y1，上升X7=1?X11=1?接通Y2、Y0，后缩X6=1?附录2顺序功能图附录3梯形图接上页附录4指令表接上页接上页X0COM0COM1X0COM0COM1COM2COM3COM4X1Y0X2Y1X3Y2X4Y3X5Y4X6Y5X7Y6X10Y7X11Y10X12COMV+步进电机驱动器一步进电机驱动器二气夹电机基座电机

附录资料：不需要的可以自行删除电脑快捷键基本快捷键F1显示当前程序或者windows的帮助内容。F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框F10或ALT激活当前程序的菜单栏Esc所打开的网页(退出）全屏windows键或CTRL+ESC打开开始菜单CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是放入回收站CTRL+N新建一个新的文件CTRL+O打开“打开文件”对话框CTRL+P打开“打印”对话框CTRL+S保存当前操作的文件CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作Windows键+L锁屏键Windows键+M最小化所有被打开的窗口。Windows键+SHIFT+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置Windows键+D瞬间最小化所有窗口，再次按此组合键时恢复之前最小化的窗口。Windows键+E打开资源管理器Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框Windows键+R打开“运行”对话框Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开word的时候按下不放，可以跳过自启动的宏ALT+F4关闭当前应用程序ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单ALT+TAB切换当前程序ALT+ESC切换当前程序ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前一个窗口）在IE中：ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）F5刷新CTRL+F5强行刷新二、目的快捷键F10激活程序中的菜单栏ALT+菜单上带下划线的字母执行菜单上相应的命令CTRL+F4关闭多文档界面程序中的当前窗口ALT+F4关闭当前窗口或退出程序CTRL+C复制CTRL+V粘贴CTRL+X剪切DELETE删除F1显示所选对话框项目的帮助ALT+空格键显示当前窗口的系统菜单SHIFT+F10显示所选项目的快捷菜单CTRL+ESC显示“开始”菜单ALT+连字号(-)显示多文档界面程序的系统菜单按住ALT然后重复按TAB，切换到上次使用的窗口或者ALT+TAB切换到另一个窗口CTRL+Z撤消三、使用“Windows资源管理器”的快捷键目的快捷键如果当前选择展开了,要折叠或者选择父文件夹左箭头折叠所选的文件夹NUMLOCK+负号(-)如果当前选择折叠了，要展开或者选择第一个子文件夹右箭头展开当前选择下的所有文件夹NUMLOCK+*展开所选的文件夹NUMLOCK+加号(+)在左右窗格间切换F6三、使用WINDOWS键可以使用Microsoft自然键盘或含有Windows徽标键的其他任何兼容键盘的以下快捷键。在任务栏上的按钮间循环WINDOWS+TAB显示“查找：所有文件”WINDOWS+F显示“查找：计算机”CTRL+WINDOWS+F显示“帮助”WINDOWS+F1显示“运行”命令WINDOWS+R显示“开始”菜单WINDOWS显示“系统属性”对话框WINDOWS+BREAK显示“Windows资源管理器”WINDOWS+E最小化或还原所有窗口WINDOWS+D撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M四、“我的电脑”和“资源管理器”的快捷键目的快捷键关闭所选文件夹及其所有父文件夹按住SHIFT键再单击“关闭按钮（仅适用于“我的电脑”）向后移动到上一个视图ALT+左箭头向前移动到上一个视图ALT+右箭头查看上一级文件夹BACKSPACE五、使用对话框中的快捷键目的快捷键 取消当前任务ESC如果当前控件是个按钮，要单击该按钮或者如果当前控件是个复选框，要选择或清除该复选框或者如果当前控件是个选项按钮，要单击该选项空格键单击相应的命令ALT+带下划线的字母单击所选按钮ENTER在选项上向后移动SHIFT+TAB在选项卡上向后移动CTRL+SHIFT+TAB在选项上向前移动TAB在选项卡上向前移动CTRL+TAB如果在“另存为”或“打开”对话框中选择了某文件夹，要打开上一级文件夹BACKSPACE在“另存为”或“打开”对话框中打开“保存到”或“查阅”F4刷新“另存为”或“打开”对话框F5六、桌面、我的电脑和“资源管理器”快捷键选择项目时，可以使用以下快捷键。目的快捷键插入光盘时不用“自动播放”功能按住SHIFT插入CD-ROM复制文件按住CTRL拖动文件创建快捷方式按住CTRL+SHIFT拖动文件立即删除某项目而不将其放入SHIFT+DELETE“回收站”显示“查找：所有文件”F3显示项目的快捷菜单APPLICATION键刷新窗口的内容F5重命名项目F2选择所有项目CTRL+A查看项目的属性ALT+ENTER或ALT+双击可将APPLICATION键用于Microsoft自然键盘或含有APPLICATION键的其他兼容键七、Microsoft放大程序的快捷键这里运用Windows徽标键和其他键的组合。Windows徽标+PRINTSCREEN将屏幕复制到剪贴板（包括鼠标光标）Windows徽标+SCROLLLOCK将屏幕复制到剪贴板（不包括鼠标光标）Windows徽标+PAGEUP切换反色。Windows徽标+PAGEDOWN切换跟随鼠标光标Windows徽标+向上箭头增加放大率Windows徽标+向下箭头减小放大率八、使用辅助选项快捷键切换筛选键开关右SHIFT八秒切换高对比度开关左ALT+左SHIFT+PRINTSCREEN切换鼠标键开关左ALT+左SHIFT+NUMLOCK切换粘滞键开关SHIFT键五次切换切换键开关NUMLOCK五秒QQ快捷键，玩QQ更方便Alt+S快速回复Alt+C关闭当前窗口Alt+H打开聊天记录Alt+T更改消息模式Alt+J打开聊天纪录Ctrl+A全选当前对话框里的内容Ctrl+FQQ里直接显示字体设置工具条Ctrl+J输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+M输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+L对输入框里当前行的文字左对齐Ctrl+R对输入框里当前行的文字右对齐Ctrl+E对输入框里当前行的文字居中Ctrl+V在qq对话框里实行粘贴Ctrl+Z清空/恢复输入框里的文字Ctrl+回车快速回复这个可能是聊QQ时最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息Ctrl+Alt+A捕捉屏幕最常用的快捷键F5刷新DELETE删除TAB改变焦点CTRL+C复制CTRL+X剪切CTRL+V粘贴CTRL+A全选CTRL+Z撤销CTRL+S保存ALT+F4关闭CTRL+Y恢复ALT+TAB切换CTRL+F5强制刷新CTRL+W关闭CTRL+F查找SHIFT+DELETE永久删除CTRL+ALT+DEL任务管理SHIFT+TAB-反向切换CTRL+空格--中英文输入切换CTRL+Shift输入法切换CTRL+ESC--开始菜单CTRL+ALT+ZQQ快速提取消息CTRL+ALT+AQQ截图工具CTRL+ENTERQQ发消息Alt+1保存当前表单Alt+2保存为通用表单Alt+A展开收藏夹列表资源管理器END显示当前窗口的底端HOME显示当前窗口的顶端NUMLOCK+数字键盘的减号(-)折叠所选的文件夹NUMLOCK+数字键盘的加号(+)显示所选文件夹的内容NUMLOCK+数字键盘的星号(*)显示所选文件夹的所有子文件夹向左键当前所选项处于展开状态时折叠该项，或选定其父文件夹向右键当前所选项处于折叠状态时展开该项，或选定第一个子文件夹自然键盘【窗口】显示或隐藏“开始”菜单【窗口】+F1帮助【窗口】+D显示桌面【窗口】+R打开“运行”【窗口】+E打开“我的电脑”【窗口】+F搜索文件或文件夹【窗口】+U打开“工具管理器”【窗口】+BREAK显示“系统属性”【窗口】+TAB在打开的项目之间切换辅助功能按右边的SHIFT键八秒钟切换筛选键的开和关按SHIFT五次切换粘滞键的开和关按NUMLOCK五秒钟切换切换键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+NUMLOCK切换鼠标键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+PRINTSCREEN切换高对比度的开和关按“开始”－“运行”，或按WIN键+R，在『运行』窗口中输入：（按英文字符顺序排列）%temp%打开临时文件夹.C:\D