基于PLC的机械手模型控制系统的设计和实现 机械制造及其自动化专业.docx

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1、基于P1.C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P1.C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P1.C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；P1.C；M

2、CGSDesignofManipulatorModelControlSystembasedonP1.CAbstractInindustrialproductionandotherdomains,Becauseofthedemandsofthework,peoplewereusuallysubjectedtoendangerofheat,decayandpoisonousairetc.factor,thesefactorsincreasedthestrengthofworkerslabor,evenendangerlife.Sincethemanipulatorwasbom,thevarious

3、difficultproblemswereeasilysolved.InIhisdesignthepresentconditionofresearchaboutdomesticandinternationalmanipulatoranddevelopmenttrendofresearchconcerningP1.Cwereintroduced.Theprincipleofworkandtheprocessofactionsrealizationofmanipulatorcontrolsystemweredescribed.Thedesignofmanipulatormodelcontrolsy

4、stembasedonP1.CwasresearchedandMCGS,sapplicationinthemanipulatormodelcontrolsystemwasresearched.TheinterfaceofsupervisionforthemanipulatormodelcontrolsystemwasdesignedbyMCGS.Anintuitive,clearandaccuratemanipulatoroperatingstatewasprovided.Andthenvariouspossibilitiesformaintainandbreakdownsdiagnosisw

5、ereprovided,thework,sefficiencyofsystemwasfullyelevated.Keywords：manipulator;P1.C;MCGS摘要IAbstractII第一章绪论11.1 课题研究目的及意义11.2 国内外机械手研究概况错误!未定义书签。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12.1 机械手控制方式的选择12.1.1 控制方式的分类错误!未定义书签。2.1.2 P1.C与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较错误!未定义书签。2.1.3 机械手控制方式的选定错误!未定义书签。2.2 可编程序控制器简介

6、错误!未定义书签。2.2.1 P1.C的结构52.2.2 P1.C的特点32.2.3 P1.C的主要功能42.2.4 P1.C的经济分析错误!未定义书签。2.2.5 P1.C发展状况及趋势错误!未定义书签。第三章机械手模型控制系统的设计53.1 机械手控制系统构件概述53.1.1 步进电机错误!未定义书签。3.1.2 步进电机驱动器53.1.3 传感器73.1.4 直流电机驱动单元73.2 机械手的动作实现过程73.3 P1.C程序设计93.3.1 I/O点数的确定及P1.C类型的选择93.3.2 P1.C的I/O分再己93.3.3 编程指令的选择103.3.4 P1.C程序的设计103.4

7、P1.C程序的调试错误!未定义书签。3.4.1 P1.C控制的安装与布线错误!未定义书签。3.4.2 机械手控制系统的外部接线图错误!未定义书签。3.4.3 机械手控制程序的调试11第四章MCGS在机械手控制系统中的应用错误!未定义书签。4.1 MCGS的概述错误!未定义书签。4.1.1 MCGS的简介114.1.2 MCGS的构成错误!未定义书签。4.1.3 MCGS的主要特性和功能124.1.4 MCGS的编程语言错误!未定义书签。4.1.5 MCGS的数据结构124.1.6 MCGS的作用124.2 工程的建立与变量的定义134.2.1 工程的建立134.2.2 变量的分配134.2.3

8、 变量定义的步骤144.2.4 设备与变量连接154.3 工程画面的创建174.3.1 封面窗口及监控画面的制作184.3.2 运行策略的建立及脚本程序的编写194.4 动画的连接234.4.1 指示灯的动画连接234.4.2 机械手的动画连接244.5 组态运行35第五章结论错误!未定义书签。参考文献27致谢错误!未定义书签。附录30附录1程序流程图30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5P1.C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

9、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(P1.C)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，P1.C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川。由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而P1

10、.C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P1.C。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P1.C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P1.C来实现自动化控制的。通过此次设计可以更进一步学习P1.C的相关知识，了解世界先进水平，尽可能多的应用于实践。本课题主要研究的是基于P1.C的机械手模型控制系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。通过设计编制P1.C程序实现机械手模型控制系统的自动控制。利用组态软件MCGS设计

11、出人机界面，进行设备和数据对象的连接，实现动画连接，实现机械手的监控。通过MCGS将机械手的动作过程进行动画演示，使机械手的动作形象化。提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，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。第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介2.1机械手控制方式的选择1、各自技术发展的起源计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系

12、统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能。P1.C是由继电器逻辑系统发展而来，主要应用在工序控制上，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，P1.C在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了数值运算、闭环调节等功能，增加了模拟量和PlD调节等功能模块；运算速度提高，CPU的能力赶上了工业控制计算机；通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(1.AN),因而也可构成为一个集散系统。特别是个人计算机也被吸收到P1.C系统中。P1.C在过程控制的发展

13、将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线。2、相同点在微电子技术发展的背景下，从硬件的角度来看，P1.C工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小，都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。编程方面也有很多相同点。3、不同点由于P1.C和计算机属于两类产品，经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具，实际上它们的区别仍然存在。P1.C用编程器或计算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表利用P1.C厂商提供的指令系统，根据机械设备的工艺流程来设计。P1.C自问世以来，经过20多年的发展，在美国、欧洲、日本等工业发达国家已成

14、为重要产业，当前，P1.C在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用P1.C设计自动控制系统已成为世界潮流。P1.C之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力。编程安装使用简便、低价格长寿命。比之单片机，它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。P1.C的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程，用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务。P1.C具有很多的优点。机械手控

15、制系统若采用P1.C控制，体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性高、操作简单、维修容易。由于P1.C所具有的灵活性、模块化、易于扩展等特点，可以根据现场要求实现机械手的不同工作要求。机械手采用P1.C控制技术，可以大大提高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，提高图2-1P1.C硬件结构图P1.C的软件系统是指P1.C所使用的各种程序的集合,通常可分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是每一个P1.C成品必须包括的部分，由P1.C厂家提供，用于控制P1.C本身的运行，系统程序固化在EPRoM中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完

16、整的P1.C系统，他们是相辅相成，缺一不可的。2.2.2 P1.C的特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为P1.C具有以下优点：1、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除,而重新进行布

17、线、焊接、固定等工作，浪费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施，使其可以适应恶劣的工业应用环境。3、操作方便、维修容易P1.C采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的学习就可以使用。4、功能强现代P1.C不仅具有条件控同样，可编程序控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控制，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编程序控制器以及其

18、附属单元都是固定专用等等。2.2.3 P1.C的主要功能P1.C是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(ClMS)内占重要地位。综上所述，在各种环境中，使用P1.C控制机构设备，生产流水线和生产过程的自动化控制将越来越广泛。对P1.C的经济分析，应从以下几方面考虑：1、从影响成本的各个因素综合考虑对目前生产设备控制装置来说，有三种类型：继电器控制；半导体器件控制；P1.C控制。价格仅是选择P1.C品牌的一个因素，而可靠性是选择控制装置时需要考虑的又一个重要因素。2、从设计、生产周期长短考虑不论是对旧设备进行改造，还是设计新的生产机械设备。毫无疑

19、问，生产、设计周期越短越好，甚至希望边设计、边安装、边调试和边生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产据调查，目前我国70%的机械生产设备，都是采用继电器进行控制的，除了可靠性差外，程序设计也很繁杂。从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用P1.C控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编随着自调整、步进电机控

20、制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使P1.C控制领域更加宽广。第三章机械手模型控制系统的设计3.1 机械手控制系统构件概述本课题设计使用的是THWJX-I型机械手实物教学实验装置。机械手实物教学模型的机械结构采用滚珠丝杆、采用二相八拍混合式步进电机来控制机械手的动作，相比直流电机有更好的制动效果，又加上滚珠丝杆和滑杆配合，使机械手的运动更加稳定。主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电气接线图如图3-1所示：图3-1步进电机电气接线图3.1.2 步进电机驱动器步进电机驱动器5表3-2电流设定电流值SWlSW2SW30.2IAOFFONON0.

21、42AONOFFON0.63AOFFOFFON由外部确定动态改细分/禁止工作OFFOFFOFF表3-4接线信号描述信号功能PU1.脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步DIR方向信号：用于改变电机转向，TT1.平驱动OPTO光耦驱动电源ENA使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止GND直流电源+V直流电源正极，典型值+24VA+电机A相A-电机A相B+电机B相B-电机B相时，晶体管导通，相应的便。图3-2P1.C控制器与步进电机驱动器连接及工作原理3.1.3 传感器定范围内改变基座图3-3传感器工作原理图和气夹的旋转角度。机械手的伸缩、升降均采用行程开关来限位，并通过改变行程开

22、关的位置来调节横轴和竖轴的运动范围。1、接近开关：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。与P1.C之间的接线图如下，当传感器动作时，输出端对地接通。P1.C内部光耦与传感器电源构成回路，P1.C信号输入有效，工作原理如图3-3所示。2、行程开关：当档块碰到开关时，常开点闭合。3.1.4 直流电机驱动单元本装置中直流电机驱动模块是由两个继电器的吸合与断开来控制电机的转动方向的，从而实现基座和气夹的正反转。本模型所用输入、输出均为低电平有效。其中IN端接P1.C的输出端口，OUT端接模型的信号输入端。CO

23、M端接P1.C的传感器电源负端。电平转换板原理图如图3-4所示。图3-4电平转换板原理图3.2 机械手的动作实现过程机械手的全部动作由步进电机和直流电机进行驱动控制。机械手结构示意图如图3-5所示。步进电机的运动需要驱动器，有脉冲输入时步进电机才会动作，且每当脉冲由低变高时步进电机走一步；改变电机转向时，需要加方向信号。机械手的上升/下降、前伸/后缩动作就是通过控制这两个步进电机的正反转来实现的。基座正转/反转和气夹正转/反转是通过两个继电器的吸合与断开来控制直流电机的转动方向来实现的。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀控制。当该线圈通电时，机械手放松；该线圈断电时，机械手夹紧叽打开电

24、源，按下起动按钮时，开机复位。机械手的动作示意图如图3-6所示机械手若不在原点则P1.C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。当后缩到位时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到底时碰到上限位开关，上升停止，回到原点。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，气夹电磁阀断电，机械手夹紧。夹紧后，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。P1.C向驱动器一只输入图3-5机械手结构示意图图3-6机械手的动作示意图脉冲

25、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。P1.C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

26、步动作完成一个循环“久3.3 P1.C程序设计3.3.2 I/O点数的确定及P1.C类型的选择本次设计使用的是THWJX-I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P1.C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FXIN-24MT-D主机，该机输入点为14个，输出点为10个I。3.3.3 P1.C的I/O分配根据机械手动作的要求及机

27、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3-5P1.C的I/O分配表名称输入名称输出气夹正转限位XO驱动器一PU1.YO气夹反转限位Xl驱动器二PU1.Yl基座正转限位X2驱动器一DIRY2基座反转限位X3驱动器二DlRY3旋转脉冲X4气夹正M1.Y4X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M1.Y7Y轴上限位XIO气夹电磁阀YV+YlO启动按钮Xll复位按钮X123.3.4 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

28、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ST1.指令的编程方式。ST1.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。3.3.5 P1.C程序的设（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P1.C输入回路中，防止信号干扰，使P1.C输入信号大大增强。2、电源接线电源是P1.C引入

29、干扰的主要途径之一，P1.C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P1.C的可靠性有很大帮助。P1.C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

30、以保证稳压特性又有助于稳压器工作可靠。P1.C供电电源为50Hz、220V10%的交流电。由于本设计使用的是FXlN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美）提供直流24V电源。3、接地P1.C外部电气接线图见附录5o3.4.3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ST1.指令编程时，刚开始由于对ST1.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，4.1.1 MCGS的简介MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem,通用监控系统）是一套

31、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、良好的可维护境关系图用户窗口、实时数据由MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、库和

32、运行策略五个部分组成，如图4-2所示。图4-2MCGS用户应用系统结构图4.1.3 MCGS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、95/98/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。1.1.5 MCGS的数

33、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O1.E实时调用，可以和SO1.、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

34、提供EXCE1.报表和MCGS自由报表。1.1.6 MCGS的作用MCGS全中文组4.2 工程的建立与变量的定义4.2.1 工程的建立1）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。2）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,o3）选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。4）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

35、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，Xll输入，1有效复位按钮开关型0机械手位控制信号，X12输入，1有效夹紫开关型1机械手动作控制一一夹紧，输出，0有效放松开关型1机械手动作控制一一放松，输出，0有效上升开关型1机械手动作控制一一上升，输出，0有效下

36、降开关型1机械手动作控制一一下降，输出，0有效前伸开关型1机械手动作控制前伸，输出，。有效后缩开关型1机械手动作控制后缩，输出，。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XlO开关型0丫轴下限位，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1）单击工作台中的“

37、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。2）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。3）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实时数据库窗口立工作台：D:CGS,ORK机械手控制系统.JCGED回冈圃主控窗口IO设备窗口I股用户窗口舶实时数据库运行策略名字类型注修JQlnputETime的InPUtETimelInputSTimeInputUserI

38、InputUserZ符符符符符字字字字字系统内建数据对象系统内建数据对象系统内建数据对象系统内建数据对象新增对象成级增加图4-5实时数据库窗口图4-6数据对象属性设置窗口4）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，Xll输入，1有效。5）单击“确定”。如图4-6所示。6）按照步骤25,根据上面列表，设置其他数据对象。7）单击“保存”按钮。4.2.4 设备与变量连接1）在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。2）点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱二3）单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，

39、弹出如图4-7所示窗口。4）在可选设备列表中，双击“通用设备”。图4-7设备管理窗口5）双击“串口通讯父设备”，在下方出现串口通讯父设备图标。6）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。7）双击“P1.C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。8）单击“确认”，并保存。9）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。10）双击“设备三菱FX-232”，进入模拟设备属性设置窗口，如图4-9所示。11）单击基本属

40、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。设冬融袤：KftV11司圆周-pgo-us谀各1-三爱珍2321|图4-8设备组态窗口图4-9设备属性设置窗口12）单击“确认”，完成“内部属性”设置。13）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4/0工作台窗口4.3 工程画面的创建1）在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮,建立“窗口0”、“窗口1”。如图410所示。2）

41、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3）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“确定二这时“封面窗口底色变为蓝色。如图411所示。4）选中“窗口1”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。5）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”。6）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

42、样的设置。4.3.1 封面窗口及监控画面的制作4.3.2 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。2）单击工具条中的“工具箱”按钮，打开绘图工具箱。3）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。4）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5）选中文字框，作如下设置。6）点击“填充色”按钮，设定文字框的背景颜色为：没有填充。7）点击“线色”按钮，设置文字框的边线颜色为：没有边线。8）点击“字符字体”按钮，设

43、置文字字体为：行楷；字型为：粗斜体；大小为：48o9）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。对象元件球管及图4-13对象元件管理10）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

44、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4.3.3 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。SEBl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

45、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=OTHEN垂直移动量=垂直移动量+1ENDIFIF上升=OTHEN垂直移动量=垂直移动量-1ENDIFIF前伸二OTHEN水平移动量-水平移动量+1ENDIFIF后缩=OTHEN水平移动量-水平移动量-1ENDIFIF启动按钮=IAND复位按钮=OTHEN定时器复位二0定时器启动二1ENDIFIF启动按钮=OTHEN定时器启动二0ENDIFIF复位按钮=IAND计时时间=44THEN定时器启动二0ENDIFIF定时器启动=1THENIF计时时间5THEN下降二0放松二0EXITENDIFIF计时时

46、间7THEN夹紧=0下降=1放松=1EXITENDIFIF计时时间12THEN工件夹紧标志二1上升二0EXITENDIFIF计时时间22THEN前伸二O上升二1EXITENDIFIF计时时间27THEN下降二0前伸二1EXITENDIFIF计时时间29THEN放松二0下降=1夹紧=1EXITENDIFIF计时时间34THEN上升二0工件夹紧标志=0EXITENDIFIF计时时间44THEN后缩=0上升二1EXITENDIFIF计时时间=44THEN后缩=1定时器复位二1EXITENDIFIF定时器启动=OTHEN下降二1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