基于plc的运输设计-毕业设计(论文)

哈尔滨华德学院毕业设计（论文）PAGEII-哈尔滨工业大学毕业设计（论文）I-摘要本文介绍了利用可编程控制器PLC对传送带、机械手进行的控制，可以很容易地完成自动和手动切换。机械手是机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。因为它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，在生产过程中，经常要对流水线上的物体进行分拣，本毕业设计机械手传送带控制系统的PLC设计，采用的西门子PLC，对机械手的上下、左右和抓取运动进行控制，用于检测物体是否合格并且进行分类的机械装置。设计主要是机械手与传送带的原理介绍、软件仿真两部分，以组态软件仿真为核心，采用可编程控制器PLC作为控制器，设计了基于plc的运输设计，上位机采用mcgs昆仑通态软件完成工业控制计算机与PLC之间的数据通讯，并且分为自动和手动，来实现运输的存货和取货。不仅可以提高产品的质量，而且对于人身安全的保障，提高劳动生产率，节约原材料消耗和降低成本。与此同时我利用MCGS组态昆仑通态软件对整个系统进行仿真设计监控。关键词：PLC；机械手；MCGS组态

AbstractThispaperintroducestheuseofprogrammablecontrollerPLCofconveyorbelt,manipulatorcontrol,caneasilycompletetheautomaticandmanualswitch.Manipulatorisdevelopedintheprocessofmechanization,automationproduction,anewtypeofdevice.Becauseitcangreatlyimprovetheworkingconditionsofworkers,acceleratethepaceofindustrialproductionmechanizationandautomation,intheprocessofproduction,oftenwanttosortingobjectsontheassemblyline,thisgraduationdesignmanipulatorconveyordesignofPLCcontrolsystem,adoptingSiemensPLC,upanddown,leftandrightsidesandfetchingmovementofmanipulatorcontrol,usedtotestwhetherqualifiedobjectandclassificationofmachinery.Designisprimarilyamanipulatorwithtwoparts,theprincipleofconveyorisintroduced,thesoftwaresimulationbasedonconfigurationsoftwaresimulation,usingprogrammablecontrollerPLCascontroller,designedthetransportationdesignbasedonPLC,PCusingkunlunpasstheMCGSconfigurationsoftwaretocompletethedatacommunicationbetweenindustrialcontrolcomputerandPLC,anddividedintoautomaticandmanual,toachievetheinventoryandtransportation.Notonlycanimprovethequalityoftheproducts,andfortheprotectionofthepersonalsafety,improvelaborproductivity,saverawmaterialsconsumptionandreducecosts.AtthesametimeIkunlunstateusingtheMCGSconfigurationsoftwaremonitoringthesimulationtothewholesystemdesign.Keywords：PLC;Mechanicalarm;MCGSconfiguration目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题背景 11.2研究意义 11.3本文结构 1第2章系统设计 22.1总体要求 22.2控制要求 22.3方案分析与设计 22.4本章小结 4第三章传送带传送系统的设计 53.1传送带传输系统的设计方案 53.2接触器的介绍及选用 63.2.1接触器的介绍及分类 63.2.2接触器的选用依据 73.3传送带电动机的介绍及选用 73.3.1电动机的介绍及分类 73.3.2电动机的型号及选用依据 83.4行程开关的介绍及选用 83.4.1行程开关的介绍及分类 83.4.2行程开关的选用及型号依据 93.5光电传感器的介绍及选用 93.5.1光电传感器的介绍及分类 93.5.2传感器的选用及型号依据 103.6二维码扫描器的选用 103.7按钮的介绍及选用 113.7.1按钮的介绍及分类 113.7.2按钮的选用以及依据 113.8本章小结 11第四章机械手控制系统的设计 124.1机械手控制系统的设计方案 124.2电磁阀的介绍及选用 134.2.1电磁阀的介绍及分类 134.2.2电磁阀的选用以及依据 134.3限位开关的选用以及依据 144.4本章小结 14第五章PLC程序的设计 155.1PLC的介绍及选用 155.1.1PLC的介绍及分类 155.1.2PLC的特点 155.1.3PLC结构 155.1.4PLC性能指标和应用领域 175.1.5PLC的选用以及依据 175.2I/O地址分配 185.3梯形图 35.4本章小结 20第六章组态仿真的设计 216.1组态软件的介绍及选用 216.1.1组态软件的介绍 216.1.2组态软件的选用 216.2MCGS简介 216.3MCGS组态监控画面 226.3.1通讯设定： 226.3.2画面： 246.4组态语言 256.5组态调试 306.6本章小结 35结论 36致谢 37参考文献 38附录1译文 39附录2英文参考资料 40第1章绪论1.1课题背景由于经济全球化的大潮，世界各国之间贸易频繁，对仓储条件的要求越来越高，传统的仓库运输已不能满足要求，传统仓储运输技术效率低下，空间利用率低，并且需要较多的人员维持仓库的运输，自动化程度很低，同时也存在着安全隐患，所以随着国内经济的飞速发展，已经严重不适应国内各行各业的发展需求，所以市场前景很大。国内在这方面的研究起步晚，与日本、美国为代表的发达国家还存在差距，特别是在PLC的研究方面与发达国家存在较大差距，从而国内的PLC运输研究成果自动化程度不高，控制过程较为繁琐，精度误差较大，所以国内需要自动化程度更高，性能更优的传送带与机械手设计。早期的传送带运输机由于运行距离短、速度低,运输时受到一下限制。现在对与传送带控制系统中存在的问题,利用可编程控制器取代继电器进行控制传送带的启动和停止。提高了系统的可靠性,传送带是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械。自动控制机械手是现代化理论与工业自动化生产实践的结合，机械手是提高生产过程自动化条件，可以节约调整时间，增加设备的柔性，同时运行稳定可靠。1.2研究意义通过运输的自动控制过程以及监控过程，来优化运输仓库的运输功能，达到预期的目的。在设计中，采用的是机械手与传送带直接的衔接，人通过集成化的操作界面控制机械手与传送带的取货和送货。如果在自动控制过程中发生故障，则可以采用手动控制，来完成取货送货。利用PLC实现对机械手传送带的控制，结构简化，维护方便，可以提高产品质量和生产效率。广泛的应用工业生产。1.3本文结构本文章根据立题的目的意义设计本题目的PLC梯形图，之后进行系统调试，调试成功后再利用mcgs昆仑通态设计画面监控，对画面进行设计，完整的显示监控画面需要的元件，画图完成后，进行写脚本文本，并且模拟运行，找出其中的错误，及时改正。最后撰写毕业设计报告，根据相关要求，完整而正确的完成。

第2章系统设计2.1总体要求运用MCGS技术完成控制运输设计的仿真及监控。2.2控制要求（1）按启动按钮启动系统，传送带1启动运行，传输带1运载着包装箱进入光电测量区，传输带1停止。（2）二维码传感器扫描物体是否合格，合格后，预先准备好的机械手开始下降抓取物体；不合格则放弃，传送带继续传送物体。（3）机械手下降，抓取物体，上升、右移、下降，将物体放在传送带2上。传送带2位置传感器检测到物体，传送带2运行。（4）机械手放下物体后，再上升、左移、等待抓物；如此循环，记录物体数量。（5）按下停止按钮，机械手与传输带1、2均停止。（6）绘制组态软件进行设备模拟。记录夹取数量。2.3方案分析与设计本毕业设计是基于plc的运输设计，简单的概括就是将传送带1的货物检测后，运用机械手放置传送带2上。当二维码传感器检测到货物时会发送信息给PLC，由PLC控制电机实现传送带的停止功能，机械手运输传送系统将会运行，而当光电传感器检测不到货物时机械手取走货物，传送带将会继续循环运行。可以把整体分为传送系统和运输系统两部分。传送带系统中是由西门子PLC控制的，PLC控制两个传送带的电机、传感器计数器、二维码传感器、行程开关、光电传感器。机械手运输系统同样是基于PLC控制的，PLC主要将控制机械手的上升、下降电磁阀、放松、夹紧电磁阀、左移、右移电磁阀、上下限位开关、左右限位开关、松紧限位开关。PLC为主控单元，接收信号经过处理发送机械手执行相应的操作。从而实现传送系统的启停和运输系统机械手的搬运动作等。在设计程序时，先设计系统流程图（如图2.3.1），然后再是主电路与控制电路的电路图和编写程序。在编写程序的时，主要用步进指令编写，这是一常用指令。这是本程序设计中应该注意的一步过程。开始开始传送带1转到传送带指定位置传送带1停止机械手下降抓取机械手上升机械手下降松开到传送带指定位置传送带2运转机械手上升机械手右移机械手左移结束检验物体是否合格YN图2.3.1流程图2.4本章小结通过对国内外研究的现状，做出对现实需要的改进，培养动手和实践能力。在本次设计中，本章主要是系统设计，通常都需要传送带与机械手直接的衔接，来实现对于检测物体运输的准确性与便捷性。

第三章传送带传送系统的设计3.1传送带传输系统的设计方案根据传送带传输系统的设计要求，我要选用一些按钮来实现整个传输系统的启停。我将用两个传感器来控制两个电机，两个电动机来控制两条传送带。传送带物品的计数，我将选用两个个光电传感计数器。而第一条传送带货物所进入的指定位置我用1个行程开关，第一条传送带货物进入的光电传感区我将选用一个二维码传感器进行控制第四章中的机械手控制系统中的机械手。主电路如图3.1（a）所示，控制电路如图3.1（b）所示。主电路：如图3.1（a）主电路控制电路：图3.1（b所示）控制电路3.2接触器的介绍及选用3.2.1接触器的介绍及分类接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大的一种低压控制电器，频繁接通和断开交直流回路和大容量控制电路。接触器由电磁机构（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电或者电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在缓冲弹簧作用下，主、辅触头又恢复到初始状态。3.2.2接触器的选用依据本设计选用2个接触器，该接触器需要满足电压、电流这两个条件。施耐德TeSYs系列交流接触器220VLC1D40M7C如图3.2所示，这是一种比较经济型的接触器，3极接触器机械寿命高达2000万次，电寿命高达200万次。拥有“TH”防护处理，可以在湿热的环境中使用。图3.2施耐德TeSYs系列交流接触器3.3传送带电动机的介绍及选用3.3.1电动机的介绍及分类电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成。磁场对电流受力的作用，使电动机转动。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关，因交流电在磁场与电枢电路中，同时转向，故力偶矩之方向恒保持不变，该机乃转动不停。用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。1．按工作电源分类直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相和三相电动机。2．按结构及工作原理分类直流电动机，异步电动机和同步电动机。3．按启动与运行方式分类电容启动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容启动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。3.3.2电动机的型号及选用依据本设计中的传送带会用到2个电动机。电动机的选用只要满足小功率三相交流异步电动机这一条件就行。对于仅有一两个简单往复动作的普通机械，在本设计中我们要实现正反转的交流异步电动机。异步电动机主要用于拖动各种生产机械结构简单，使用方便，运行可靠，成本低廉，效率较高。3.4行程开关的介绍及选用3.4.1行程开关的介绍及分类行程开关也称限位开关，是一种常用的小电流主令电器。它是利用运动部件的行程位置实现控制的电器，利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。把行程开关安装于机械行程的终点处，用于限制行程，称为终端开关，是将机械位移转变为电信号，以控制机械运动的电气装置。在电气控制系统中，其作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。构造：由操作头、触点系统和外壳组成。在生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块碰触行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。行程开关用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等，它的作用原理与按钮类似。行程开关按其结构可分为：1.直动式行程开关2.滚轮式行程开关3.微动式行程开关按其触点的性质可分为：1.有触点式2.无触点式3.4.2行程开关的选用及型号依据本课题将选用一个行程开关。该行程开关必须能满足24V直流电压这一条件，我选用西门子行程开关3SE2303-0GW（图3.4）该行程开关耐用性强，价格适中。图3.4西门子行程开关3.5光电传感器的介绍及选用3.5.1光电传感器的介绍及分类光电传感器是光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号转变成为电信号的器件。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，比如光强、光照度、辐射测温等；光电式传感器具有精度高、非接触、性能可靠、而且可测参数多等特点，因此在工业自动化装置中获得广泛应用。比如：机电控制、计算机、国防科技等方面。我们可以将光电传感器分为这3大类。1.标准光电传感器2.安全光电传感器3.门控光电传感器3.5.2传感器的选用及型号依据本课题中会用到2个光电传感器，一个用来计数，一个用来检测。传感器必须具有计数准确、定位（检测）精确这两个条件。我选用型号为CR-10，CR-10P反射型如图3.5所示。该光电传感器在灰尘较多的场所检测物体；检测透明包装物内部的物体；检测计数；检测运动物体通过等等。此光电传感器具有响应时间短，分辨率高，检测距离长这三个显著优点。图3.5光电传感器3.6二维码扫描器的选用采用SICK二维码读码器在线实时读取产品上面的二维码,二维码的长度在80位左右(不固定长度)。读码器与PLC采用485自由口通讯方式，通过串口将二维码信息发送到PLC中，PLC需要对接收到的二维码数据进行处理，通过判断接收到的内容，来判断读码成功或者失败。计算机通过RS485串口，采用PPI协议与PLC通讯，获取存储在PLC中的二维码数据。二维码读码器通讯协议：RS485串口，输出内容为ASCII格式：开始标志：02H，结束标志03H；读码成功时，输出二维码内容，读码失败时，输出NoRead。例如读码成功时输出：02二维码内容03；读码失败时，输出：02NoRead033.7按钮的介绍及选用3.7.1按钮的介绍及分类按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路，从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。1.常开按钮——开关触点断开的按钮。2.常闭按钮——开关触点接通的按钮。3.常开常闭按钮——开关触点既有接通也有断开的按钮。3.7.2按钮的选用以及依据该毕设中的按钮皆为常开型低压按钮，可以根据实际价格进行选型，该按钮物美价廉很是实用。3.8本章小结本章主要是确定本设计的硬件选择，对于电机、行程开关、限位开关、二维码扫描器等的选择。无论是手动或是自动工作方式下，限位开关的状态以及传感器输出信号、传动带的启动停止会体现出来并且能够有产品的系统信息，并且对产品的当前总产量，产品中的正品数目、次品数目的动态显示。

第四章机械手控制系统的设计4.1机械手控制系统的设计方案机械手控制系统的方案设计中，我根据项目要求我分析传送带传输系统中的二维码扫描器与机械手控制系统起着衔接作用。二维码扫描器通过与PLC的通讯间接的控制机械手的电磁阀，电磁阀再控制气缸，气缸中的推杆运动，到达限位开关，以此来实现机械手的控制。plc接线图如图4.1所示。图4.1plc接线图4.2电磁阀的介绍及选用4.2.1电磁阀的介绍及分类电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时需选用多位电磁阀电磁阀选型，首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性等来选择。1.电磁阀从原理上分为三大类直动式电磁阀、分步直动式电磁阀、先导式电磁阀。2.电磁阀从从阀结构和材料的区别分类为：直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动膜片结构、先导活塞结构、分步直动活塞结构。4.2.2电磁阀的选用以及依据根据本毕设我将选用二位五通电磁阀电磁阀需具有，两个可控位置：开-关，五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连。两位五通电磁换向气阀24V210-08电磁阀进口密封圈（如图4.2）图4.2两位五通电磁换向气阀4.3限位开关的选用以及依据限位开关是用在机械手控制系统的气缸上，所以我将选用常开型磁性限位开关，我选用型号为150035/YIDA-03RSEEHONG如图4.3所示。图4.3常开型磁性限位开关4.4本章小结本章主要是机械手控制系统的设计选件，对于电磁阀和限位开关的选择。手动控制方式下，机械手和传送带的工作是独立的，为保证自动控制和手动控制的合理切换，在自动转向手动时，系统暂停，机械手和传送带停止运动，然后控制器向机械手和传送带发送运转指令。

第五章PLC程序的设计5.1PLC的介绍及选用5.1.1PLC的介绍及分类可编程控制器简称PC，是一种以计算机为核心的通用工业控制装置，采用了微处理器作为中央处理单元，用于在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时控制、定时、计数和基本运算等操作的指令，经过数字和模拟的输入和输出，控制机械的过程。PLC的发展趋势主要为控制与管理功能一体化，可靠性得到了进一步的提高，CPU处理速度也进一步加快。现代PLC的功能已经超出了上述定义的范围，PLC发展迅速，产品更新速度也明显提升，功能也随之加强，应用更加广泛。已经称为实现工业自动化的一种实用类工具，名副其实的多功能控制器。PLC的分类：1.按结构分类：整体式plc、组合式plc。1.按控制规模分类：微型机、小型机、中型机、大型机、超大型机。2.按生产厂家分类：德国西门子、日本欧姆龙、三菱、松下、日立、东芝、富士、法国施耐德等。5.1.2PLC的特点PLC具有以下鲜明的特点。（1）灵活、应用（2）可靠性高、抗干扰能力强（3）编程简单、使用方便（4）接线简单（5）功能强（6）体积小、重量轻、易于实现机电一体化5.1.3PLC结构主要由CPU模块，输入模块，输出模块和编程器组成，如图5.1(a)所示。图5.1PLC控制系统CPU模块主要由微处理器和存储器组成。存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器，其中系统程序存储器为ROM。I/O模块包括输入模块和输出模块，相应的输入输出电路如图5.1(b)、5.1(c)所示。图5.1(b)PLC的输入电路图5.1(c)PLC的输出电路5.1.4PLC性能指标和应用领域可编程控制器自出现以来发展非常迅速。在工业自动化方面正逐步取代传统的继电器控制系统，plc的性能指标主要有以下几种：1.I/O点数2.用户程序存储器容量3.扫描速度4.指令种类及条数5.内部器件的种类和数量6.智能单元逐渐成为工业自动化生产控制系统的三大支柱之一。主要应用在以下几个方面：1.开关量的逻辑控制2.模拟量的闭环控制3.数字量的智能控制4.数据采集与监控5.通讯、联网与集散控制5.1.5PLC的选用以及依据根据本设计我选用西门子S7-200/CPU226本机集成了24输入16输出共40个数字量I\0，价格低廉，也满足本项目的需求。5.2I/O地址分配输入符号表描述PLC内部地址外部编号启动I0.0SB1停止I0.1SB2自动手动I0.2SA1上升到位检测I0.3SQ1下降到位检测I0.4SQ2左移到位检测I0.5SQ3右移到位检测I0.6SQ4手动上升I0.7SB3手动下降I1.0SB4手动左移动I1.1SB5手动右移动I1.2SB6手动抓取I1.3SB7手动释放I1.4SB8传送带A检测到位I1.5B1传送带B检测到位I1.6B2编码检测合格I1.7B3输出符号表：功能描述内部地址外部编号传送带A运行Q0.0KA1传送带B运行Q0.1KA2上升Q0.2YV1下降Q0.3YV2左移Q0.4YV3右移Q0.5YV4夹爪打开夹紧Q0.6YV5运行指示Q0.7HL1合格指示灯Q1.0HL2不合格指示灯Q1.1HL3剔除Q1.2YV6内部使用地址：开始读取M0.0读取失败M0.1读取成功M0.2传送带A启动M1.0物体到达传送带A位置合格M1.1左端下降M1.2左端夹紧M1.3左端上升M1.4右移到传送带BM1.5右端下降M1.6右端松开M1.7右端上升M2.0左移动到传送带AM2.1剔除不合格标志M3.0传送带B自动运行M3.1自动手动上位机M3.2手动启动上位机M3.3手动停止上位机M3.4传送带A运行上位机M4.0传送带B运行上位机M4.1手动上升上位机M4.2手动下降上位机M4.3手动左移上位机M4.4手动右移上位机M4.5手动抓取上位机M4.6A传送带计数VW0B传送带计数VW2A传送带合格计数VW4A传送带不合格计数VW6

5.3梯形图主程序仿真启动，运行指示灯亮传送带A开始运行当物体到达传送带A末端时，传送带A停止运行，开始进行二维码扫描检测物体是否合格设置检测时间，假设为1秒二维码检测之后，合格执行机械手动作，不合格启动剔除检验不合格物体进行剔除机械手下降到下限位开关，机械手进行抓取动作设定夹紧时间夹取时间到，开始执行上升机械手机械手到达左上限位时，机械手开始执行向右移动机械手到右限位时，机械手开始下降移动机械手到达右下限位时，机械手开始释放物体。设定释放时间释放时间到，机械手开始上升右端到达上限位时，执行向左移动，传送带B开始运行机械手到达左限位时，开始循环执行下一动作传送带A开始运行传送带B开始运物体，设定运行10秒，传动带B停止传送带B运行机械手上升机械手下降机械手左移机械手右移机械手夹紧合格与不合格指示灯二维码扫描器发出信号扫描信号二维码扫描读取数据PLC接受光电开关信号，开始扫描，扫描之后复位开始读码传送带A计数总产品量传送带B计数合格产品传送带合格数传送带不合格数5.4本章小结本章主要对于PLC程序进行设计并且调试，在调试过程时我发现，传送包装系统和运输搬运系统两个单独的系统能完成应该有的工作，但是当两个系统结合起来的时候，出现一些问题当光传感检测到货物时，二维码传感器检测物体是否合格，合格后机械手能将货物搬走，而同时，机械手搬走货物后光电传感器检测不到货物，传送带不能正常运行，随后我用步进指令的分支将程序修改完成。

第六章组态仿真的设计6.1组态软件的介绍及选用6.1.1组态软件的介绍组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA，它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。对于一个完整的监控系统，上位机尤为重要，因为上位机（人机界面）是操作人员与控制系统之间交互的纽带，良好的人机界面可以让操作人员的操作更为容易，工作效率更加提高。工控组态软件是在生产化工企业使用的某种数据采集和过程控制系统的专用上位机软件，它组态方式灵活，能够进行监控自动控制系统。在组态控制软件出现之前，工业控制领域的用户通常是通过程序员编写程序或者以项目外包的形式编写人机界面上位机程序，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系统。随着工业控制组态软件的迅速发展，实时控制、实时数据库、开放数据接口、通讯及联网、对FO设备的也变得非常广泛。仿真功能．捉供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。6.1.2组态软件的选用根据本课题我将选用MCGS昆仑通态自动化软件。6.2MCGS简介MCGS监视与控制通用系统是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/XP等操作系统，提供中断处理，定时扫描可达毫秒级，提供对mcgsTpc串口、内存、端口的访问。对用户来说，具体操作简单易学并且命令语言编写容易，参数输入和输出、修改较灵活，控制能力较前，能够多次仿真运行，这些很强的交互设计能力使其在自动化控制系统的测验中可以发挥很理想的效果。6.3MCGS组态监控画面6.3.1通讯设定：串口设定PLC设定：插入数据：实时数据库：6.3.2画面：连接PLC画面：仿真画面：6.4组态语言仿真画面命令：if(仿真启动停止=1)thenif(运行指示=1)thenif(动作步骤=0)then隐藏1=1传送带A运行输出=1if(水平移动<190)then水平移动1=水平移动1+10endifif(水平移动1>=190)then动作步骤=1传送带A运行输出=0endifendifif(动作步骤=1)thenif(合格检测=1)thenif(合格指示=1)then动作步骤=2else动作步骤=10endifendifendifif(动作步骤=2)then下降输出=1if(垂直移动<=100)then垂直移动=垂直移动+10else下降输出=0动作步骤=3endifendifif(动作步骤=3)then夹紧松开输出=1夹紧松开时间=夹紧松开时间+1if(夹紧松开时间>=10)then夹紧松开时间=0隐藏=1隐藏1=0水平移动1=0动作步骤=4endifendifif(动作步骤=4)then上升输出=1if(垂直移动>0)then垂直移动=垂直移动-10else上升输出=0动作步骤=5endifendifif(动作步骤=5)then右移输出=1if(水平移动<170)then水平移动=水平移动+10else右移输出=0动作步骤=6endifendifif(动作步骤=6)then下降输出=1if(垂直移动<100)then垂直移动=垂直移动+10else下降输出=0动作步骤=7endifendifif(动作步骤=7)then夹紧松开输出=0夹紧松开时间=夹紧松开时间+1if(夹紧松开时间>=10)then隐藏=0隐藏2=1夹紧松开时间=0动作步骤=8endifendifif(动作步骤=8)then上升输出=1if(垂直移动>0)then垂直移动=垂直移动-10else上升输出=0传送带B运行输出=1动作步骤=9endifendifif(动作步骤=9)then左移输出=1水平移动2=水平移动2+10if(水平移动>0)then水平移动=水平移动-10else左移输出=0隐藏2=0水平移动2=0传送带B运行输出=0动作步骤=0B传送带计数=B传送带计数+1endifendifif(动作步骤=10)then剔除不合格=1剔除时间=剔除时间+1if(剔除时间>10)then剔除时间=0动作步骤=0水平移动1=0endifendif手动上升=0手动下降=0手动左移动=0手动右移动=0手动夹紧松开=0else右移输出=手动右移动左移输出=手动左移动上升输出=手动上升下降输出=手动下降夹紧松开输出=手动夹紧松开if(手动左移动=1)then手动右移动=0if(水平移动>0)then水平移动=水平移动-10else手动左移动=0endifendifif(手动右移动=1)then手动左移动=0if(水平移动<170)then水平移动=水平移动+10else手动右移动=0endifendifif(手动上升=1)then手动下降=0if(垂直移动>0)then垂直移动=垂直移动-10else手动上升=0endifendifif(手动下降=1)then手动上升=0if(垂直移动<100)then垂直移动=垂直移动+10else手动下降=0endifendifendifendifif(手动自动上位机=1)then运行指示=0endifif(合格指示=1)then不合格指示=0else不合格指示=1Endif6.5组态调试组态的调试我依然参照PLC程序的调试，分为传送带搬运系统的调试和机械手控制系统的调试两个部分，调试结果为这两个程序均能单独运行，结合在一起出现了问题还是出在光电传感区那部分，之后对于程序进行了修改。运行：工程下载：选择模拟运行，点工程下载启动运行点启动运行，进入运行画面点确定进入连PLC画面切换到仿真画面点仿真启动按钮，选择自动模式，点启动按钮传送带A运行点合格按钮或者不合格按钮，然后点击检测完成按钮机械手开始下降做一系列的抓取运动释放状态。释放后，B传送带运动，机械手回到原点，等待下一循环。6.6本章小结通过设计要求的各项性能指标，进行仿真的设计，并根据实际调试进行总体参数设计与调节，分析错误产生的原因以及如何解决所产生的问题。模拟运行。首先对照输入信号状态表，设置好开始状态下输入信号的状态，再使PLC运行。依次发出状态转换主令信号，则系统将依次进行工步状态转换。每发出一个状态转换主令信号，系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态。仔细观察。输出端点指示灯，看各输出端点的状态是否在每个工步状态里都与执行元件节拍表里的要求一致，如果一致则说明PLC应用程序设计正确，符合控制要求。这样逐步检查，以便都达到规定状态。

结论本文设计了机械手与传送带的硬件系统、软件控制程序，针对机械手抓取货物的要求，围绕该运输系统的性能提升展开了一系列的工作。本文主要完成了以下几个方面的内容：1)课题通过对国内外运输的状况分析及市场对机械手需求，进行了结构分析与控制系统硬件与软件设计。2)在研究与设计中，运行系统的控制流程，应用Step7编程软件编写了相应的PLC控制程序，程序简化，缩短了扫描周期，提高了系统的执行效率，并由在组态软件中编写的相应程序进行触发执行。3)为实现对于运输的系统监控，采用了目前工程常用中的昆仑通态mcgs软件，并对机械手传送带的组态仿真及进行了分析研究。通过之前的调试，完成了货物的运输、检测、传送整个生产线的流程。在这条生产线中，有很多的优点，例如，它运用的光电传感计数器，这可以大大降低庞大的人工计数。再例如在光电传感区，我运用了光电传感器，完美的衔接了连个单独的系统，这是比较不错的。由于时间不是很充裕，我仅仅完成了老师的任务，但是我觉得，这条生产线还可以进行更进一步的设计。在机械手运输搬运系统我们可以设计两个机械手，以此来减少等待机械手抓取的时间，提高工作效率。还有就是在传送带2的货物出口处我们可以加装一个光电筛选的传感器和机械手。当然这些只是我的一些想法，也有可能不是很理想。

致谢本次毕业设计是在导师亲切关怀下完成的。指导老师对我的论文进行了太多的指导和帮助，不厌其烦的对论文的细节进行修改和改进；指导老师治学态度严谨，思维开阔，指导毕业论文循循善诱，给我的帮助一直都很大。为了使我的论文更加完善，在论文的撰写过程中，我也努力做到及时积极地跟指导老师交流，随时向老师请教，并且向本专业的其他老师请教，最终完成了本次毕业设计论文的撰写。在这次基于plc的运输设计和论文的撰写中，周围的同学对我进行了很多的帮助，在此对于帮助我的同学们表示感谢！尤其要强烈感谢我的论文指导老师李乃川老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！还要感谢电气工程自动化专业的老师们，是你们使我在这四年的学习和生活中收获颇丰、受益匪浅。感谢父母这些年来对我的细心照顾和培养，感谢答辩老师们在百忙之中抽出时间来评阅我的论文！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正。

参考文献[1]于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社，2004[2]陈宏.可编程控制器(PLC)的选型[J].化工进展.2003，22(12)：1354～1356.[3]谢明.程怀舟.多层堆垛立体停车库计算机监控系统研究.机械与电子.2004年第9期[4]程怀舟.基于PLC的多层堆垛立体停车库控制系统设计.电子设计应用.2005.4[5]钟肇新等.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社.第4版.2008.2[6]刘翠岭，黄建兵，集散控制系统.中国林业出版社2006.9.[7]李发海，王岩，电机与拖动基础第三版.清华大学出版社,2005.8[8]殷洪义，吴建华，PLC原理与实践[M].北京：清华大学出版社，2008.10[9]西门子中国公司，S7-200系列PLC系统手册.2003.5[10]柴瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社.2006.[11]张桂香,张志军.PLC的选型与系统配置[J].微计算机信息.2005(9)：81，82，36.[12]严盈富，罗海平，吴海琴.监控组态软件与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2006.[13]北京昆仑通态使用手册[M].北京：北京昆仑科技发展有限公司.2001.[14]ControllingaRoboticArmmanipulatorwithaPLC\o"《HämeenAmmattikorkeakoulu》"《HämeenAmmattikorkeakoulu》,2008

附录1译文PLC(可编程序逻辑控制器)是一种通用工业控制平台和高可靠性。基于西门子s7-200系列的PLC,介绍了机械手的控制方案的交通控制系统。给出了硬件设计和PLC程序的细节。此外,配置模拟控制系统是由国王视图的应用程序软件。这个系统,可靠性高的优点,简单的连接和低功耗,可广泛应用于教学实践和工业应用。摘要本文是委托应用科学大学的目标是设计一个机械手臂的控制系统。机械臂在这种情况下是HAMK实验室自动化、Riihimki由尼古拉斯Mustaka设计(一个来自希腊的交换学生,2009)本论文的主要目的是设计一个机械手臂控制系统使用可编程序逻辑控制器(PLC)和构造一个爪。控制系统设计包括电子元件的安装(PLC),电机控制器,电压调节器,控制悬而未决的新娘板电路)。预先存在的机械臂设计使用电位器手动工作,用PLC替代。一开始,研究进行了定义设计约束之间寻找最佳的选择最适合这个应用程序的组件。一个PLC控制系统设计需要额外的电子元件,如直流电机控制器和控制下垂的。选择的部分是那些符合规范和设计要求。大部分时间是花在布线和安装。在安装期间,考虑是为一种安全、有效的设计。在这个项目中,夹具的设计和施工开始时没有按计划完成,只有研究和理论设计方法。完成安装后,所有的硬件部分,编程是最后一个完成。操作原则为手动模式和自动模式操作的详细描述的编程这个论文的一部分。所有控制系统的部分,即硬件和编程是一个成功的演示来完成。复杂的编程可能在PLC的自动模式操作。发现一个机械手臂与一种简单的机制可以操作在不同的复杂的方法通过使用PLC。

附录2英文参考资料PLC(programmablelogiccontroller)isonetypeofgeneralindustrialcontrolplatformswithhighreliability.BasedonthePLCofSIMENSSIMATICS7-200series,thispaperintroducesacontrolschemeofthemanipulatortransportationcontrolsystem.ThehardwaredesignandPLCprogramsaregivenindetails.Inaddition,theconfigurationsimulationofthecontrolsystemisperformedbytheapplicationofKingviewsoftware.Thissystem,withadvantagesofhighreliability,simpleconnectionandlowpowerconsumption,canbewidelyusedinteachingpracticeandindustrialapplications.ABSTRACTThisthesiswascommissionedforHAMKUniversityofAppliedScienceswiththeaimofdesigningacontrolsystemforaroboticarm.TheRoboticArminthiscasewasfromHAMKLaboratoryforAutomation,RiihimkiwhichwasdesignedbyNicolasMustaka(anexchangestudentfromGreece,2009).ThemainobjectiveofthisthesiswastodesignacontrolsystemfortheRoboticArmusingaprogrammablelogiccontroller(PLC)andtoconstructagripper.Thecontrolsystemdesignconsistedoftheinstallationoftheelectroniccomponents(thePLC,amotorcontroller,avoltageregulator,acontrolpendentandabrideboardcircuit).Thepre-existingRoboticArmwasdesignedtoworkmanuallyusingpotentiometersandareplacementwasmadewithaPLC.Atthebeginning,studieswerecarriedouttodefinethedesignconstraintsforfindingthebestoptionsamongcomponentsthataremostsuitableforthisapplication.AcontrolsystemdesignedwithaPLCneedsadditionalelectroniccomponents,suchasaDCmotorcontrollerandcontrolpendent.Thepartsselectedwerethosethatmetspecificationsanddesignedrequirements.Themajorityofthetimewasspentonwiringandinstallation.Duringtheinstallation,considerationwasmadeforasafeandeffectivedesign.Inthisproject,thedesignandconstructionofthegripperwasnotcompletedasplannedatthebeginning,onlytheresearchandtheoreticaldesignapproachwasmade.Afterthecompleteinstallationofallthehardwaresections,theprogrammingwasthelasttobecompleted.Theprinciplesformanualmodesofoperationandautomaticmodesofoperationweredescribedindetailintheprogrammingpartofthisthesis.Allthepartsofthecontrolsystem;i.e.thehardwarepartandtheprogrammingpartwereaccomplishedwithasuccessfuldemonstration.ThecomplexprogrammingwaspossibleinthePLCfortheautomaticmodeofoperation.ItwasfoundthataRoboticArmwithasimplemechanismcanbemanipulatedinadifferentcomplexwaybyusingaPLC.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统HYP