基于PLC的机械手模型控制系统的设计.doc

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PLC的机械手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；MCGS 目 录 摘 要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第一章 绪 论 1 1.1 课题研究目的及意义 1 1.2 国内外机械手研究概况 1 1.3 课题研究的内容 2 第二章 机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介 3 2.1 机械手控制方式的选择 3 2.1.1 控制方式的分类 3 2.1.2 PLC与工业控制计算机（IPC）和集散控制系统（DCS）的比较 3 2.1.3 机械手控制方式的选定 4 2.2 可编程序控制器简介 5 2.2.1 PLC的结构……………………………………………………………………..…5 2.2.2 PLC的特点 6 2.2.3 PLC的主要功能 7 2.2.4 PLC的经济分析 7 2.2.5 PLC发展状况及趋势 8 第三章 机械手模型控制系统的设计 9 3.1 机械手控制系统构件概述 9 3.1.1 步进电机 9 3.1.2 步进电机驱动器 9 3.1.3 传感器 11 3.1.4 直流电机驱动单元 12 3.2 机械手的动作实现过程 12 3.3 PLC程序设计 14 3.3.1 I/O点数的确定及PLC类型的选择 14 3.3.2 PLC的I/O分配 14 3.3.3 编程指令的选择 14 3.3.4 PLC程序的设计 15 3.4 PLC程序的调试 15 3.4.1 PLC控制的安装与布线 15 3.4.2 机械手控制系统的外部接线图 16 3.4.3 机械手控制程序的调试 16 第四章 MCGS在机械手控制系统中的应用 17 4.1 MCGS的概述 17 4.1.1 MCGS的简介 17 4.1.2 MCGS的构成 17 4.1.3 MCGS的主要特性和功能 18 4.1.4 MCGS的编程语言 18 4.1.5 MCGS的数据结构 19 4.1.6 MCGS的作用 19 4.2 工程的建立与变量的定义 20 4.2.1 工程的建立 20 4.2.2 变量的分配 20 4.2.3 变量定义的步骤 21 4.2.4 设备与变量连接 23 4.3 工程画面的创建 24 4.3.1 封面窗口及监控画面的制作 25 4.3.2 运行策略的建立及脚本程序的编写 27 4.4 动画的连接 31 4.4.1 指示灯的动画连接 31 4.4.2 机械手的动画连接 32 4.5 组态运行 35 第五章 结 论 … 36 参考文献 37 致 谢 38 附 录 39 附录1 程序流程图 39 附录2 顺序功能图 42 附录3 梯形图 43 附录4 指令表 45 附录5 PLC外部电气接线图…………………………………………………………...48 第一章 绪 论 1.1 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逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。国内外都十分重视它的应用和发展。 可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一[1]。 由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC。机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。我国自动化水平本身比较低，因此用PLC来控制的机械手还比较少。本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制的。通过此次设计可以更进一步学习PLC的相关知识，了解世界先进水平，尽可能多的应用于实践。 MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统