组态控制技术及应用（微课版）课件 项目三 机械手控制系统组态设计与调试

组态控制技术及应用项目三：机械手控制系统组态设计与调试[项目描述]机械手在工业生产制造中应用最广泛，尤其是大型重工业和劳动力需求较大的一线车间，如汽车、航天、建筑机械等领域。也包括一些生产条件比较恶劣的环境中，如化工行业中的焊接。本项目监控对象为一个两地工件搬运机械手。项目描述项目描述机械手控制系统组态设计要求：（1）未按下启动按钮的情况下，机械手位于原位（此时上限位开关和左限位开关被压合），且待搬运的工件刚好放置在机械手原点位置的正下方。（2）按下启动按钮后，机械手下降至下限位后停止下降→机械爪夹紧工件（过程耗时3s）→上升至上限位后停止上升→机械手右行至右限位后停止右行→机械手再次下降至下限位后停止下降→机械爪松开（过程耗时3s）→机械手再次上升至上限位后停止→机械手左行回到原位。此过程在按下系统启动按钮之后，周期性自动循环进行。（3）按下停止按钮后，机械手完成当前周期作业后停在原点位置。参考效果图学习目标知识目标能力目标素质目标学习目标1．培养艰苦奋斗、迎难而上的工作作风。2．培养严谨细致、精益求精的工匠精神。3．培养安全、规范作业意识。4．培养分析问题，解决问题的能力。1．能根据系统要求熟练开发机械手控制系统监控界面。2．能熟练完成各种图形的属性设置。3．会根据系统要求编写脚本程序。4．能熟练运用MCGS组态软件的模拟调试功能。5.能熟练掌握MCGS与PLC进行联机调试。1.熟悉绘制图形、构成图符等画面图形制作技巧。2.加深对开关型变量和数值型变量的理解。3.熟悉移动动画、可见度动画的组态方法。4.掌握定时器策略构件的设置。5.掌握脚本程序的编写方法和调试过程。6.掌握父设备和子设备的添加及设置。7.掌握系统调试的具体流程。一、制作机械手控制系统画面1．建立工程一、制作机械手控制系统画面1．建立工程工程另存一、制作机械手控制系统画面2．创建用户窗口新建用户窗口设置新建用户窗口基本属性一、制作机械手控制系统画面2．创建用户窗口设置“机械手控制系统”为启动窗口一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面“使用常用符号”绘制

选择机械手并调整（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面使用矩形和平行四边形绘制机械爪（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面机械爪制作（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面“竖管道”

和“横管道”

（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面使用立方体制作工作台和工件，填充颜色（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面在工具箱中点击单击“矩形”

图标，绘制一个矩形，再点击单击“直线”

，绘制一条斜线（此斜线绘制起点位于矩形的角点上），最后点击单击“椭圆”

，绘制一个圆（此圆接于斜线另一端）。选中这3个图形，将它们“构成图符”。（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面放置4个限位开关，并调整方向，（1）制作机械手控制系统基本结构一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面原点指示灯（2）制作指示灯一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面（3）制作按钮同样添加停止按钮

（4）添加文字标注一、制作机械手控制系统画面3．绘制机械手控制系统画面制作“机械手控制系统”文字，并设置属性二、定义机械手控制系统数据对象一、按钮、限位开关动画设置1．系统启动控制设置启动按钮属性一、按钮、限位开关动画设置2．限位开关控制依次设置每个限位开关的“颜色填充”属性二、指示灯动画设置依次设置每个指示灯“可见度”属性1．活塞杆动画效果设置三、机械手动画设置（1）水平方向活塞杆动画效果设置①水平活塞杆勾选“大小变化”动画属性三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（1）水平方向活塞杆动画效果设置②打开窗口“状态条”三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（1）水平方向活塞杆动画效果设置③单击水平方向的活塞杆，查看状态条三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置a：表达式连接数据对象“水平移动量”。b：最小变化百分比设置为“100”，其对应表达式为“0”。即水平移动量=0时，大小变化为初始大小的100%，表达式的值可以根据情况改变数值，进入运行环境观察效果，如果不合适可以重新调整设置。c：最大变化百分比设置为“200”，其对应表达式为“40”。即水平移动量=40时，大小变化到初始大小的200%，表达式的值可以根据情况改变数值。d：变化方向：单击变化方向图标“

”，直到图标变为“

”（表示左端不动，沿水平方向往右伸缩）。e：变化方式：设置为“缩放”。（1）水平方向活塞杆动画效果设置④设置水平杆大小变化动画属性三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置在机械手运动过程中，垂直方向的活塞杆需要设置垂直方向的缩放效果和水平移动效果。垂直方向的缩放效果可以用“大小变化”实现，水平移动的效果则是利用“水平移动”位置动画连接，实现活塞杆从工位1正上方移动到工位2的正上方的效果。动画分析三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置大小变化动画组态①测量垂直方向活塞杆的长度②伸长后（抓到工件）的长度测量③计算垂直缩放比例三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置大小变化动画组态大小变化动画组态设置时注意事项：当最小变化百分比量设为“100”，其对应表达式的值同样设为“0”，组态构件在运行环境中移动时，对应表达式数值变化1，则此组态构件大小变化为（“最大变化百分比”-“最小变化百分比”）除以“最大变化百分比对应的表达式”，再乘上构件本身体积。如果设置“垂直移动量”的最大变化百分比对应的表达式为30时，那么，表达式“垂直移动量”数值每增加1，对应的构件长度变化为（300%-100%）÷30×110个像素长度。三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置大小变化动画组态三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置水平移动动画组态三、机械手动画设置1．活塞杆动画效果设置（2）垂直方向活塞杆动画效果设置水平移动动画组态水平移动动画组态设置时注意事项：①组态构件移动最小偏移量设置为0，在运行环境下才显示初始位置为原位。②当最小移动偏移量设为“0”，其对应表达式的值同样设为“0”，组态构件在运行环境中移动时，对应表达式数值变化1，则此组态构件移动距离为“最大移动偏移量”除以最大偏移量对应的“表达式的值”。图3.44中活塞杆水平移动动画组态设置含义即表示：表达式“水平移动量”数值变化1，则偏移量为250/40=6.25，即垂直活塞杆移动6.25个单位长度。③水平方向以右方为“参考正方向”，垂直方向以下方为“参考正方向”。若水平方向最大移动偏移量为负数，则随着对应表达式数值变化，构件向左移动，若垂直方向最大移动偏移量为负数，则随着对应表达式数值变化，构件向上移动。三、机械手动画设置2．机械爪动画效果设置（1）水平移动动画组态设置①表达式：连接数据对象“水平移动量”。②最小移动偏移量设为“0”，其对应表达式的值同样设为“0”。③最大移动偏移量设置为“250”，其对应表达式的值设为“40”。三、机械手动画设置2．机械爪动画效果设置（2）垂直移动动画组态设置①表达式：连接数据对象“垂直移动量”。②最小移动偏移量设为“0”，其对应表达式的值设为“0”。③最大移动偏移量设置为“220”，其对应表达式的值设为“30”三、机械手动画设置2．机械爪动画效果设置（3）夹紧机械爪可见度动画组态属性设置①表达式：连接数据对象“夹紧控制”。②当表达式非零时：勾选“对应图符可见”三、机械手动画设置2．机械爪动画效果设置（4）放松机械爪可见度动画组态属性设置“放松机械爪”动画设置：打开其“动画组态属性设置”，勾选“水平移动”和“垂直移动”以及“可见度”，分别进入“水平移动”、“垂直移动”和“可见度”属性设置页，完成数据对象连接和属性设置。放松机械爪的“水平移动”和“垂直移动”动画组态属性设置与夹紧机械爪的各项设置相同。“可见度”动画组态设置有所不同，具体如下：①表达式：连接数据对象“夹紧控制”。②当表达式非零时：勾选“对应图符不可见”四、工件动画连接在“机械手控制系统”中，工件有水平移动和垂直移动两种运动。前述“水平移动量”和“垂直移动量”用于机械手、机械爪、活塞杆“水平方向”和“垂直方向”的移动连接对应表达式，是因为这几个构件在实际中为整体，运动是同步的。而工件的部分移动却与活塞杆不同步，工件只是在被夹紧时，才有移动发生，故另设数据对象“工件水平移动量”和“工件垂直移动量”，分别作为工件“水平移动”和“垂直移动”表达式连接的数据对象。动画分析四、工件动画连接1．工件水平移动画效果设置四、工件动画连接2．工件垂直移动画效果设置一、机械手控制系统模拟调试1．添加策略行①设置循环时间②新增策略行③添加脚本程序④添加定时器一、机械手控制系统模拟调试2．设置定时器夹紧定时器一、机械手控制系统模拟调试2．设置定时器放松定时器夹紧和放松定时器设置完成一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序测试指示灯一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段1一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段2一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段3一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段4一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段5一、机械手控制系统模拟调试2．编写模拟调试的脚本程序程序段6一、机械手控制系统模拟调试3．运行调试进行组态动画效果演示，观察机械手运动的动画是否与实际控制要求相匹配。二、机械手控制系统联调1．联调脚本程序二、机械手控制系统联调1．联调脚本程序二、机械手控制系统联调2．硬件设计I/O分配表二、机械手控制系统联调2．硬件设计PLC接线图二、机械手控制系统联调2．硬件设计

PLC变量与组态软件数据对象对照表二、机械手控制系统联调3．PLC程序设计二、机械手控制系统联调3．PLC程序设计二、机械手控制系统联调3．PLC程序设计二、机械手控制系统联调3．PLC程序设计二、机械手控制系统联调3．PLC程序设计二、机械手控制系统联调4．设备连接添加设备设备添加完毕二、机械手控制系统联调4．设备连接父设备属性二、机械手控制系统联调4．设备连接子设备属性二、机械手控制系统联调4．设备连接通道设置通道设置(M)二、机械手控制系统联调4．设备连接通道设置(Q)二、机械手控制系统联调4．设备连接通道连接①系统启停网络添加M点二、机械手控制系统联调4．设备连接通道连接通道连接窗口通道连接对应数据对象二、机械手控制系统联调4．设备连接通道连接通道连接完成二、机械手控制系统联调5．系统运行调试关键字①按PLC接线图完成PLC外部接线，将PLC上电后，打开S7-200编程软件，将机械手PLC程序编辑好后下载至PLC，关闭PLC编程软件②单击机械手控制系统组态工程工具栏中“进入运行环境”图标③先用外部按钮控制，操作外部启动和停止按钮，PLC的I/O信号动作正确，组态运行界面动画显示正确，机械手能按设定流程移动工件，指示灯显示正确，证明MCGS能从PLC中正确读取Q信号④再用组态画面上设置的按钮控制机械手控制系统。分别操作组态画面上的启动和停止按钮，PLC的输出信号动作正确，组态运行界面动画显示正确，证明MCGS能够将数据对象的值写入PLC的M寄存器中单击机械手控制系统组态工程工具栏中“进入运行环境”图标

单击机械手控制系统组态工程工具栏中“进入运行环境”图标

单击机械手控制系统组态工程工具栏中“进入运行环境”图标

【精益求精锤炼大国工匠】在所有焊接中，大型铜构件难度最大，因为需要在超过700摄氏度高温下，在几分钟的时间窗口内，精准找到点位连续施焊，稍不留神就前功尽弃。“焊的时候皮肤绷紧，手不自觉地颤抖，不知道能坚持到第几秒”。面对技术、意志力的多重考验，艾爱国这位大国工