基于組態(tài)設(shè)計機(jī)械手正文精品

1、-裝-訂-線-第1章 前言1.1機(jī)械手實驗要求熟完成一個工業(yè)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，（對象自己定）要求有流程圖畫面，報表畫面。各畫面間能實現(xiàn)靈活切換，所以畫面都能實現(xiàn)動畫效果。1.2實驗?zāi)康?1熟悉組態(tài)王軟件，達(dá)到熟練使用組態(tài)軟件的常用工具; 2學(xué)會完成組態(tài)工程的設(shè)計步驟; 3鍛煉學(xué)生的動手能力和分析問題解決問題的能力。1.3組態(tài)王的特點它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面

2、問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。-裝-訂-線-第2章 機(jī)械手的工作原理機(jī)械手主要由手部、運動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機(jī)構(gòu)，使手部

3、完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個自由度。控制系統(tǒng)是通過對機(jī)械手每個自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實現(xiàn)所要功能。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用

4、機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。-裝-訂-線-第3章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1機(jī)械手的工作過程按下開始按鈕裝置開始工作，機(jī)械手首先做下降運動，待下降到位后，機(jī)械手張開手指抓取物品(抓緊物品時間由定時器確定)；然后機(jī)械手上升到最上端(由上限位開關(guān)確定)，再

5、向右運動；到達(dá)右端后，機(jī)械手開始下降，下降到位后機(jī)械手松開，放下物品；再將機(jī)械手上升，如此循環(huán)提取物品。機(jī)械手工作過程流程如圖3-1所示：原始位下降夾緊上升右移 左移 上升 放松 下降圖3-1 機(jī)械手工作過程流程圖3.2 組態(tài)在機(jī)械手中的應(yīng)用 組態(tài)軟件又稱上位機(jī)管理軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，它提供了靈活的組態(tài)工具，人機(jī)交互界面好，能充分實現(xiàn)工業(yè)各領(lǐng)域的管理控制、數(shù)據(jù)采集、連續(xù)控制及統(tǒng)計過程控制。 本次設(shè)計充分運用組態(tài)王的仿真功能實現(xiàn)人機(jī)的交流，以達(dá)到對機(jī)械手的控制。-裝-訂-線-第4章 機(jī)械手的組態(tài)畫面設(shè)計圖4-1 組態(tài)畫面設(shè)計4.1 建立組態(tài)工程運行組態(tài)環(huán)境，在“組態(tài)王”工程管理器(Proj

6、Manager)選擇選單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕。在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕后在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。在工程名稱文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱。在工程描述文本框中輸入對該工程的描述文字。工程名稱長度應(yīng)小于32個字節(jié)，工程描述長度應(yīng)小于40個字節(jié)。單擊“完成”完成工程的新建。4.2 定義數(shù)據(jù)變量數(shù)據(jù)庫是”組態(tài)王”軟件的核心部分，在工程管理器中，選擇”數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典”，雙擊”新建圖標(biāo)”，彈出”變量屬性”對話框，創(chuàng)建機(jī)械手各個變量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即定義數(shù)據(jù)

7、變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。數(shù)據(jù)對象有IO開關(guān)型、IO數(shù)值型、IO字符型、內(nèi)存開關(guān)型等8種類型。不同類型的數(shù)據(jù)對象，屬性不同，用途也不同。-裝-訂-線- 設(shè)計中的數(shù)據(jù)變量：時間（內(nèi)存整數(shù)）、垂直移動（內(nèi)存整數(shù)）、水平移動（內(nèi)存整數(shù)）、物體水平移動（內(nèi)存整數(shù)）、旋轉(zhuǎn)（內(nèi)存整數(shù)）、上行燈（內(nèi)存離散）、下行燈（內(nèi)存離散）、左行燈（內(nèi)存離散）、右行燈（內(nèi)存離散）、夾緊顯示（內(nèi)存離散）、啟動（內(nèi)存離散）、傳送帶（內(nèi)存離散）。 變量的設(shè)置如圖：圖4-2 變量的設(shè)置4.3 系統(tǒng)界面設(shè)

8、計在組態(tài)王平臺上建立“機(jī)械手控制系統(tǒng)”窗口并設(shè)置好窗口屬性。通過繪圖工具箱中的工具，繪制出組建系統(tǒng)所需的各個元件，調(diào)用系統(tǒng)控件制作控制按鈕，利用文字標(biāo)簽對相應(yīng)元件進(jìn)行注釋。 設(shè)計流程圖如圖所示：-裝-訂-線-開始伸縮桿下移 1<下行時間<5，下行燈亮抓取貨物 抓取時間1，電機(jī)燈亮 傳送帶運動向上到達(dá)頂部 5<向上時間<10，上行燈亮右移 10<右移時間<50，右行燈亮到達(dá)最右端 下移 50<下移時間<55，下行燈亮松開貨物 電機(jī)燈亮復(fù)位圖4-3 設(shè)計流程圖4.4控制系統(tǒng)程序的設(shè)定控制系統(tǒng)程序如下：if(本站點啟動=1)本站點時間=本站點時間+1;

9、if(本站點時間<=5)本站點垂直移動=本站點垂直移動+10;本站點下行燈=1;if(本站點時間>5 &&本站點時間<=10)本站點垂直移動=本站點垂直移動-10;本站點物體垂直移動=本站點物體垂直移動+10;本站點下行燈=0;本站點上行燈=1;-裝-訂-線-if(本站點時間>10 &&本站點時間<=50)本站點水平移動=本站點水平移動+5;本站點物體水平移動=本站點物體水平移動+5;本站點上行燈=0;本站點右行燈=1;if(本站點時間>50 &&本站點時間<=55)本站點垂直移動=本站點垂直移動+10;

10、本站點物體垂直移動=本站點物體垂直移動-10;本站點右行燈=0;本站點下行燈=1;if(本站點時間>55 &&本站點時間<=60)本站點垂直移動=本站點垂直移動-10;本站點下行燈=0;本站點上行燈=1;if(本站點時間>60)本站點旋轉(zhuǎn)=本站點旋轉(zhuǎn)+1 ;本站點物體水平移動=本站點物體水平移動+5;本站點水平移動=本站點水平移動-10;本站點上行燈=0;本站點左行燈=1;本站點電機(jī)燈亮=1;if(本站點時間>80)本站點物體水平移動=0;本站點時間=0;本站點左行燈=0;本站點電機(jī)燈亮=0;else本站點垂直移動=0;本站點物體垂直移動=0;本站點啟動

11、=0;本站點時間=0;本站點水平移動=0;本站點物體水平移動=0;本站點上行燈=0;本站點下行燈=0;本站點左行燈=0;本站點右行燈=0;本站點傳送帶水平移動=0;本站點電機(jī)燈亮=0;4.5 動畫連接 由圖形對象搭制而成的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。組態(tài)王實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗1：3中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。-裝-訂-線-（1） 機(jī)械手圖4-4 機(jī)械手動畫連接（2） 物體圖4-5 物體動畫連接（3） 開關(guān)-裝-訂-線-圖4-6 開關(guān)動畫連接（4） 指示燈

12、 圖4-7 指示燈動畫連接（5）傳送帶-裝-訂-線-圖4-8 傳送帶動畫連接（6） 電機(jī)圖4-9 電機(jī)動畫連接4.6 系統(tǒng)的運行于調(diào)試 機(jī)械手控制系統(tǒng)的界面設(shè)計、關(guān)聯(lián)變量和程序編制完成后，就程序進(jìn)行調(diào)試，最后完成的系統(tǒng)運行效果圖如下：-裝-訂-線-圖4-10 機(jī)械手控制系統(tǒng)的運行效果圖-裝-訂-線-總 結(jié)本次課程設(shè)計的主要目的是:熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件的功能和特點、掌握組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成、通過組態(tài)王軟件的使用，進(jìn)一步掌握了解機(jī)械手的工作原理、培養(yǎng)自主查找資料，搜索信息的能力、培養(yǎng)實踐動手能力與合作精神。設(shè)計主要任務(wù)：了解機(jī)械手的控制要求、確定系統(tǒng)的控制方案、利用組態(tài)軟件編制監(jiān)控系統(tǒng)圖形界面、

13、建立實時數(shù)據(jù)庫、畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間的關(guān)系、編制程序?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械手以及物品的控制和監(jiān)視。課程設(shè)計主要內(nèi)容：熟悉所用組態(tài)軟件的操作、查看有關(guān)參考書籍、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、獨立設(shè)計基于組態(tài)軟件的機(jī)械手的控制方案、根據(jù)實際系統(tǒng)的要求，進(jìn)行簡單的畫面設(shè)計與編輯，簡單控制程序的編寫，設(shè)定動畫連接等功能、進(jìn)行程序的運行，調(diào)試與改進(jìn)。-裝-訂-線-致 謝本次課程設(shè)計使我們加深了對組態(tài)軟件的了解，熟悉組態(tài)軟件對機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計、畫面的設(shè)計、參數(shù)變量的設(shè)定、程序的編制，運行，調(diào)試與改進(jìn)、機(jī)械手控制系統(tǒng)的動畫連接。這次課程設(shè)計是我們班每個人都親自參加的一次組態(tài)王應(yīng)用練習(xí)設(shè)計，它幫助我們更加深刻的了解和掌握了一些關(guān)于組態(tài)王的應(yīng)用知識和方法。在這個學(xué)習(xí)調(diào)試運行的過程中我也遇到很多問題，感謝孟老師對我的指導(dǎo)和幫助，感謝我的同學(xué)們對我的細(xì)心講解，使得本次的課程設(shè)計能夠順利成功地調(diào)試出結(jié)果，完成了本次課程設(shè)計，達(dá)到了預(yù)期的效果和目標(biāo)。但這使我更加深刻