基于mcgs的机械手系控制系统设计

基于mcgs的机械手系控制系统设计内容摘要：

.................................................................................. 13 图 35 程序流程图 ........................................................................................................... 14 图 41 MCGS 工作台窗口 ................................................................................................ 16 图 42 实时数据库窗口 ................................................................................................... 18 图 43 实时数据库窗口 ................................................................................................... 18 图 44 数据对象属性设置窗口 ....................................................................................... 18 图 45 设备管理窗口 ....................................................................................................... 19 图 46 设备组态窗口 ....................................................................................................... 20 图 47 设备属性设置窗口 ............................................................................................... 20 图 48 工作台窗口 ........................................................................................................... 20 图 49 用户窗口属性设置 ............................................................................................... 21 图 410 封面窗口 ............................................................................................................. 22 图 411 对象元件管理 ..................................................................................................... 22 图 412 机械手监控画面 ................................................................................................. 23 图 413 循环策略窗口 ..................................................................................................... 23 图 414 循环策略窗口 ..................................................................................................... 24 图 415 指示灯动画组态属性设置 ................................................................................. 27 图 416 启动按钮动画组态属性设置 ............................................................................. 27 图 417 垂直移动量动画组态属性设置 ......................................................................... 29 图 418 水平移动量动画组态属性设置 ......................................................................... 29 图 419 工件夹紧标志动画组态属性设置 ..................................................................... 30 图 420 工件夹紧标志动画组态属性设置 ..................................................................... 31 岳文春：基于 MCGS 的机械手控制系统设计 VI 表格清单 表 21 RS232 接口的定义 ................................................................................................. 7 表 35 PLC 的 I/O 分配表 ................................................................................................ 12 表 41 机械手控制系统变量分配表 ............................................................................... 17 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 1 引言 在现代化大生产的时期，我们无论是工业制造、军事、娱乐以及医疗领域等都离不开机械手的辅助功能。 从机械手的出现到现在都是为了减轻人们的劳作强度和加强工作人员的工作效率，这样就应该根据已有的控制理论和控制方法来设计出更好的机械手控制系统。 只有这样我们才能让理论结合实际的前提下，更好的为生活发展做出贡献。 机械手控 制系统是基于控制器的发展和现代上位机软件的进步，进而更好的对系统设计进行优化和模拟的。 目前机械手的发展朝着更加实用化、智能化以及人性化的方向发展，因此控制器也是由先前的继电式发展到目前使用更多的可编程式。 同时，在计算机时代的引领下各种面向对象化的思想和程序应用而生，这样就给了机械手控制采用组态软件的面向对象和实时控制功能，让整个系统更加利于工程的顺利运行以及人为合理的操作。 可编程控制器即简称为“ PLC”，采用一种可编程的存储器，可根据其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的 指令，并通过模拟或数字式输入 /输出控制各种不同类型的机械或生产过程。 组态软件，又称组态监控软件系统软件，它是指一些采集数据和过程控制的专用软件。 组态软件的种类很多，基于我们所学习的以及比较了解的，对于机械手控制系统设计采用 MCGS 组态软件来进行面向对象的控制。 MCGS 能使机械手所要控制的画面全面而又直接的表现出来，在简单明了的组态过程同时还让机械手的运转生动如实。 因此，采用可编程控制器（ PLC）和 MCGS 的结合再加上传感器的选型、输入／输出接口的选择，同时根据理论的支持和通过模拟实验的可行性操作，这样就能 很好的实现机械手的控制系统。 岳文春：基于 MCGS 的机械手控制系统 设计 2 第 1 章 绪论 课题研究目的及意义 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。 近年来随着工业自动化的发展 ， 机械手 的研究 逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。 机械手非常广泛地应用在锻压、热处理、冲压、焊接、装配、锻造、机加、喷漆等不同行业。 特别是在高温、笨重、有毒、危险、多粉尘、放射性等恶劣的复杂劳动环境中，基于机械手显著的优点而受到广泛重视。 总之，机械手在提高劳动生产率，改善劳动生活条件，减轻工人劳动强度和实现现代化的工 业生产自动化的一个主要手段。 不论国际还是国内的相关企业和机构都非常重视它的研究应用和发展 [1]。 基于 MCGS 的机械手控制系统的设计， 通过 MCGS 组态软件对机械手进行监控，将机械手的动作过程进行了动画显示，使机械手的动作过程更加形象化。 根据 PLC 作为控制器，能实现机械手的整个动作流程。 机械手的控制和使用方式得到提高的基础上，也加强了自身的学习和动手能力以及对整个系统深入认识。 机械手控制在国内外的研究和发展概况 机械手大致经历三代的发展，第一代机械手属于程序控制机械手，即采用点位控制系统，没有感觉外 界环境信息的感觉器官；第二代机械手具有感觉器官，仍然以程序控制为基础，但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正；第三代机械手正在第一、第二代机械手的基础上蓬勃发展起来，它是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为做出自主决策能力的智能化机械手 [2]。 目前机械手技术有了新的发展：出现了仿人型机械手、微型机械手和微操作系统（如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行器等）、机械手化机器、智能机械手（不仅可以进行事先设定的动作，还可按照工作状况相应地进行动作，如回避障碍物的移动，作业顺序 的规划，有效的动态学习等）。 机械手的应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展，并且蓬勃发展的军用机械手也将越来越多地装备部队 [2]。 国外方面：近几年国外工业机械手领域有如下几个发展趋势，机械手性能不断提高，而单机价格不断下降；机械结构向模块化、可重构化发展；控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。 国内方面：目前在一些机械手种类方面，如喷涂机械手、弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、特种机械手（水下、爬壁、管道 、遥控等机械手）基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信、协调控制技术；在基础元件方面，谐波减速器、机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。 从技术方面来说，我国已经具备了独立自主研究和发展中国机械手技术的基础 [2]。 在机械手控制发展的过程中，可以看出都是向 着人性化和简单化的方向发展。 对于机械手控制所面临 问题 的主要包括：针对机械手不同的运转 方式的实现、机械手在面对不同问题时能通过实时控 制功能进行改进和 根据软件做出合理的操作和调试来实现机械手的面向对象化的实时处理等问题。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 3 本 课题研究的主要内容 本课题主要研究的是基于 MCGS 的机械手控制系统 设计 ，包括硬件和软件的设计。 通过设计 和编写 PLC 程序实现机械手模型控制系统的自动运行。 利用组态软件 MCGS设计出上位机人机界面，进行设备和数据对象的连接，实现动画连接，进而实现机械手的实时监控。 通过 PLC 和 MCGS 就能实现 机械手控制系统的动作过程，使机械手的动作 更加 形象化。 岳文春：基于 MCGS 的机械手控制系统 设计 4 第 2 章 机械手控制系统设计方案 总体方案的选择 本系统实现对机械手控制系统的设计，主要包括被控对象机械手，控制器的选择和设计，上位机的设计和演示。 由通信方式和通信协议来使整个信号输入 /输出的连接起来， 因此 总体设计方案如图 21 所示。 上 位 机输 入/输 出 接 口下 位 机机 械 手 图 21 总体方案图 机械手控制方式的选择 机械手的选择 机械手作为的被控对象，实现的主要功能包括，上下移动、左右移动、机 械手的夹紧和 放松功能，故可采用普通的机械手，它具有 3 个自由度：手臂左右 伸缩、手 臂上下摆动、手指抓握等功能。