基于PLC的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 PLC課程設(shè)計報告 題 目：基于PLC的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計 二級學(xué)院： 電氣與電子工程學(xué)院 班 級： 14電氣實驗班 姓 名： 李浩文 學(xué) 號： 組 員： 指導(dǎo)老師： 成 績： 日 期： 2017年4月 專心-專注-專業(yè)基于PLC的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計摘要隨著21世紀(jì)的發(fā)展，技術(shù)科技的不斷完善，人們對于機械手的控制系統(tǒng)運用越來越成熟，機械自動化逐步代替了人工操作，這意味著將解放人類勞動力，一些簡單重復(fù)的動作將會有機器代替運作，并且在某些場所，例如高溫高壓，有毒氣體以及威脅到人類生命安全的環(huán)境。為了適應(yīng)社會需求的變化，人類不斷實踐和探索，機械手應(yīng)運而生，相應(yīng)

2、的各種難題迎刃而解。本設(shè)計主要介紹了國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀及可編程控制器S7-200 PLC的研究發(fā)展趨勢，基于PLC編程可知，組態(tài)王可以實現(xiàn)與S7-200編程器相結(jié)合，組建簡單的仿真界面，通過仿真軟件可以清晰的了解到機械手的操作，包括上移、下移、左移、右移。實驗表明，由S7-200 PLC和Kingview6.55構(gòu)成的控制系統(tǒng)人機界面簡單、易于操作、經(jīng)濟實用、可靠性高、穩(wěn)定性高。關(guān)鍵詞：S7-200 PLC；組態(tài)王Kingview6.55；機械手目錄1緒論1.1研究該課題的重要性該課題主要是研究當(dāng)代機械手的控制過程以及如何實現(xiàn)，隨著科技的不斷發(fā)展，機械手運用到各個領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，而現(xiàn)在機械手

3、面臨的問題主要是位置的精準(zhǔn)性，定位精準(zhǔn)性的準(zhǔn)確度決定了機械手在工業(yè)的運用場所，同時隨著發(fā)展的需要，機械手上位機要準(zhǔn)備的報出發(fā)生故障的所在位置，運行維護人員要第一時間趕往現(xiàn)場并排除故障原因?，F(xiàn)代的機器手己經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域：在汽車組裝線上對車身進行焊接和噴漆；用于醫(yī)療領(lǐng)域的微型手術(shù)方面已有許多進展。因而，機械手控制技術(shù)的發(fā)展具有極其重大的意義。主要的部分是通過控制電動機來操控機械手的手臂，手指部分的旋轉(zhuǎn)或者移動來完成對物件的抓取和傳送。隨著工業(yè)的自動化需要，解放人類勞動力，科學(xué)技術(shù)發(fā)展逐步代替了以往以人工為勞動力的流水線工作，同時一些不適宜人類施工的成所，甚至?xí)θ祟愒斐蓚Φ膱鏊鹊?，對于該課題

4、機械手的控制系統(tǒng)研究是非常具有重要的實際意義。1.2國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀目前在國內(nèi)的機械手主要是從事一些簡單的操作工作，例如：簡單的機床加工，鍛造簡單工程，一些熱處理而已，要想實現(xiàn)更加自動化的操作，還需要投入大量的科學(xué)研究，對于我國來說，這是非常必要的一個研究，研究成熟之后將會對工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的便利，同時也意味著我國的技術(shù)更向前邁一步，這將會是革命性的變化。而國外的機械手技術(shù)相對來說，比國內(nèi)的技術(shù)要更成熟一些，能夠?qū)崿F(xiàn)更多自動化的操作，機械化的水平更是逐步完善，可以完成人類基本上的動作，包括位置的準(zhǔn)確性、控制的速度、動作的靈敏性，這些國外的技術(shù)都是值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和借鑒，當(dāng)然國外目前也是存在缺

5、陷的，一些觸覺、視覺性能的機械手還沒有完全研究成熟，這也是意味著我們研究該課題的重要性，而機械手的設(shè)計還要涉及到每一個系統(tǒng)細(xì)小的基本單元。隨著學(xué)科的相互滲透和大規(guī)模還有超大規(guī)模的集成電路等電子技術(shù)的發(fā)展，機械領(lǐng)域己經(jīng)拓寬了許多，使得機械系統(tǒng)由簡單到復(fù)雜，功能越來越強，精度越來越高，體現(xiàn)了生產(chǎn)力發(fā)展的進步和趨勢。我國在這一領(lǐng)域的應(yīng)用研究距離國際水平還存在著一定的差距，特別是中小型企業(yè)由于資金和技術(shù)上的因素導(dǎo)致一些技術(shù)性的研究還是停留在原地，要想得到快速的發(fā)展需要國家政策的相關(guān)支持，鼓勵中小型的企業(yè)能向更加層次發(fā)展與創(chuàng)新，不僅帶動企業(yè)的發(fā)展，更是降低對環(huán)境的污染，對國家經(jīng)濟的推動。然而現(xiàn)在PLC的

6、技術(shù)到了一個非常成熟的境界，不僅控制功能得到質(zhì)一樣的飛躍，功耗和體積日益減小，成本下降，可靠性增強，編程能力得到提高以及檢測故障的能力也得到提升，PLC決定了工業(yè)生產(chǎn)的方向，成為了自動化控制的支柱。這無疑是對機械手未來發(fā)展前景帶來了希望，特別是一些中小型企業(yè)的發(fā)展，降低投資的資金獲得等價先進的生產(chǎn)水平能力。在20世紀(jì)中期，我國就開始對機械手的研究與發(fā)展。在1972年上海我國生產(chǎn)了第一臺機械手，隨著技術(shù)的完善和成熟，國家研究的投入使各省份開始大量的研制發(fā)展。為了實現(xiàn)機械手的全面推廣，國家把研究機械手這領(lǐng)域列入到五年計劃當(dāng)中，并投入了大量的資金發(fā)展，也成功的制造了一系列的機器人控制。1.3該課題研

7、究的內(nèi)容隨著科學(xué)技術(shù)的進步與成熟，當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢下，社會主義市場經(jīng)濟控制的國民經(jīng)濟，傳統(tǒng)的工業(yè)流水線、復(fù)雜有害的成所、不適應(yīng)人類工作的環(huán)境等這一系列情況，運用而生的機械手將逐步代替人類工作，這是社會發(fā)展的必然趨勢，同時也是人類智慧的體現(xiàn)。而傳統(tǒng)的工業(yè)也無法滿足社會經(jīng)濟的發(fā)展需求，也逐漸淘汰了，未來的發(fā)展將是推動社會進步的重要體現(xiàn)，也是研究機械手實現(xiàn)自動化存在的意義。通過PLC編程控制機械手可以實現(xiàn)更加精準(zhǔn)性，位置的準(zhǔn)確度，速度的快慢，包括一些大件貨物的搬運以及打包等等，這些都是可以在PLC控制下實現(xiàn)，自動化的過程也會得到大大的簡化，減去繁瑣的工程。然而PLC與組態(tài)王的結(jié)合，更是實現(xiàn)了實時監(jiān)

8、測機械手在工作當(dāng)中的運作，監(jiān)測運作過程中會出現(xiàn)的故障問題，這樣大大的減少了人類的工作，提高了工作的效率，出現(xiàn)故障問題我們都能在第一時間發(fā)現(xiàn)，并做出準(zhǔn)確的判斷，實現(xiàn)這樣的一體化的自動系統(tǒng)，需要我們在不斷實踐中摸索，在未來我國現(xiàn)代化發(fā)展過程中也會起到巨大的作用。2組態(tài)王Kingview 6.55和可編程控制器的介紹2.1組態(tài)王Kingview 6.55的介紹2.1.1組態(tài)王的歷史隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）的出現(xiàn)被熟知，在PC技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域滲透中占據(jù)特殊而重要的地位。 （1）20世紀(jì)60年代：計算機較少地用于工業(yè)過程控制中。 （2）20世紀(jì)70年代：隨著計算機控制技術(shù)的成熟逐漸在DCS中得到運用，

9、但是軟件方面的技術(shù)仍然存在不足和封閉專用，導(dǎo)致其成本非常昂貴。 （3）80年代中后期：基于PC計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，并發(fā)展壯大。美國wonderware公司推出第一個商業(yè)化組態(tài)軟件intouch。 （4）80年代末國外組態(tài)軟件進入中國（開始不是很接納） （5）90年代國內(nèi)開始研究并開發(fā)，各個國組態(tài)公司開始成立。 （6）90年代后期國內(nèi)組態(tài)產(chǎn)品開始成熟。 1、國外軟件商提供的組態(tài)軟件產(chǎn)品： （1）德國Seimens公司的WinCC （2）美國Wonderware公司的Intouch （3）美國Intellution公司的iFixFix （4）美國Rockwell公司的RSView （5）

10、美國NI的Labview 2、國內(nèi)自行開發(fā)的產(chǎn)品的組態(tài)軟件產(chǎn)品： （1）北京亞控的組態(tài)王、三維力控科技的力控、 （2）昆侖通態(tài)的MCGS、易控、世紀(jì)星、紫金橋等2.1.2組態(tài)王的結(jié)構(gòu)1、使用軟件的工作階段劃分根據(jù)組態(tài)系統(tǒng)環(huán)境劃分，組態(tài)軟件Kingview6.55主要是兩大部分組成的： （1）組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：根據(jù)組態(tài)王的軟件設(shè)計，自動化工程師為了能設(shè)計一個可靠的控制方案，同時能夠在組態(tài)王軟件支持下進行應(yīng)用程序系統(tǒng)生成的一個工作環(huán)境。建立用戶所需要的數(shù)據(jù)庫文件，生成圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，這些開發(fā)環(huán)境下的系統(tǒng)能夠在組態(tài)運行環(huán)境中運行使用。（2）組態(tài)系統(tǒng)的運行環(huán)境：該運行環(huán)境可以實現(xiàn)投入實時運行，簡單

11、的來說就是可以支持在線組態(tài)的設(shè)計技術(shù)，將目標(biāo)應(yīng)用程序可以在計算機內(nèi)存中實時運行，簡化繁瑣的流程，操作易于方便，且靈活性高等特點。同時組態(tài)運行環(huán)境在不退出的狀態(tài)下，可以進入組態(tài)系統(tǒng)環(huán)境直接修改有問題的部分，而且修改的這部分在該組態(tài)運行環(huán)境下會直接生效運行，大大的提高了工作的效率也降低了成本價值。 2、按照成員構(gòu)成劃分組態(tài)王Kingview6.55仿真軟件中，每一個功能都具有其一定的獨立性，而每個功能相對能實現(xiàn)較大的應(yīng)用，每個獨立的功能形式能組成一個集成軟件平臺，同時由若干個程序構(gòu)件組成，其中必備的典型組件包括：（1）工程管理器工程管理器是給設(shè)計的工程師提供了一個方便的操作界面，包括程序的搜索、新

12、建、刪除、屬性、備份、恢復(fù)、開發(fā)和運行等一系列功能管理工具。但是在設(shè)計的過程當(dāng)中往往會遇到很多問題，例如：組態(tài)數(shù)據(jù)需要經(jīng)常備份、組態(tài)仿真界面需要借鑒別人成功的范例、同時還需要經(jīng)常了解保存的工程項目。這些繁瑣的步驟也給設(shè)計工程師帶來了額外的許多負(fù)擔(dān)，而且效率低下又容易出錯。工程管理器的簡單操作界面，使上述繁瑣的事情得到簡單化。（2）圖形界面開發(fā)程序為了能使設(shè)計的方案得到合理的實施，設(shè)計工程師需要在一個開發(fā)環(huán)境中生成相關(guān)的圖形系統(tǒng)，然后通過建立數(shù)據(jù)庫文件的信息，生成最終需要的目標(biāo)應(yīng)用程序，同時供運行環(huán)境運行時使用。（3） 圖形界面運行程序組態(tài)系統(tǒng)軟件運行的環(huán)境中，計算機內(nèi)存設(shè)計的圖形目標(biāo)系統(tǒng)及其圖

13、形設(shè)計的運行程序，這些都能在計算機中實行實時運行狀態(tài)。（4）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序目前比較成熟的組態(tài)軟件已經(jīng)具備了獨立的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)件，這成熟的條件解決了很多問題，不僅提高了系統(tǒng)的實時性還增強了系統(tǒng)的處理能力，改變以往組態(tài)程序中只能簡單的數(shù)據(jù)管理功能，給設(shè)計工程師帶來了更有價值的創(chuàng)造，因為實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序能定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、連接、來源、類型等等。（5）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序都是在組態(tài)系統(tǒng)運行環(huán)境中實現(xiàn)的，并且在計算機內(nèi)存中實現(xiàn)各種的數(shù)據(jù)計算和處理等一些基本的任務(wù)。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序能夠?qū)崿F(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的查詢監(jiān)測，故障報警處理等等。（6） I/O驅(qū)動程序該驅(qū)動程序

14、主要是和I/O設(shè)備通訊并起到交換數(shù)據(jù)的作用，在組態(tài)系統(tǒng)軟件中通用標(biāo)準(zhǔn)的I/O驅(qū)動程序主要是DDE和OPC Client兩個。DDE驅(qū)動程序相對來說比較成熟，整合到實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，然而OPC Client驅(qū)動程序大多數(shù)是單獨存在的，這也是兩者之間的區(qū)別與不同。2.1.3組態(tài)王的基本配置1、總體說明（1）組態(tài)系統(tǒng)仿真過程當(dāng)中，能夠在設(shè)備Modem撥號進行數(shù)據(jù)的采集和分析，并且在監(jiān)控的平臺上查看相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，這樣大大的減少了現(xiàn)場的監(jiān)控和維護，大大提高工作的效率。但是簡單的232串口通訊設(shè)備Modem撥號還是可以實現(xiàn)的，對于232C鏈路和其他一些復(fù)雜的或者是特殊的串口設(shè)備可能不支持。當(dāng)設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)R

15、S485/RS422時，需要先通過標(biāo)準(zhǔn)RS485/232轉(zhuǎn)換模塊先轉(zhuǎn)換成232接口再接到modem上。（2）只支持傳輸數(shù)據(jù)為10位的Modem。（3）組態(tài)系統(tǒng)在撥號之前，需要進行初始化指令對初始化設(shè)置，達到Modem撥號的要求，這樣就可以確保數(shù)據(jù)通訊的正常進行。2、MODEM初始化設(shè)置（1）主叫MODEM（插在PC上的MODEM）設(shè)置如下：AT&F&W0&W1 /恢復(fù)出廠設(shè)置/ATS0=1 /設(shè)置自動應(yīng)答方式/AT&D0 /MODEM忽略DTR信號/ATS37=9 /設(shè)置波特率為9600/AT&K0 /不使用流控AT&Y1 /設(shè)置文件1為活動狀態(tài)

16、/AT&W1 /保存當(dāng)前設(shè)置到文件1中/（2）被叫MODEM（插在設(shè)備上的MODEM）設(shè)置如下：AT&F&W0&W1 /恢復(fù)出廠設(shè)置/ATS0=1 /設(shè)置自動應(yīng)答方式/AT&D0 /MODEM忽略DTR信號/ATS37=9 /設(shè)置波特率為9600/AT&K0 /不使用流控ATQ1 /MODEM不返回結(jié)果碼AT&Y1 /設(shè)置文件1為活動狀態(tài)/AT&W1 /保存當(dāng)前設(shè)置到文件1中/簡單的介紹了初始化指令設(shè)置，不同的Modem撥號一般指令的含義是不同的，具體Modem的指令還是需要參考Modem的指令集。3、組態(tài)王撥號設(shè)置步驟（1）點擊

17、組態(tài)王Kingview6.55軟件，彈出一個“工程管理器”的設(shè)置界面，新建一個工程，命名仿真的軟件，點擊設(shè)備設(shè)置COM1/COM2串口，會彈出設(shè)置串口的界面，如圖2.1所示：圖2.1組態(tài)設(shè)置串口界面在該設(shè)置串口界面可以清楚的看到，可以設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，例如：波特率、奇偶校驗、通信超時等等，下面點擊“使用Modem”即可，剩下的不用設(shè)置。點擊“確定”按鈕即可返回。在組態(tài)軟件設(shè)備中出現(xiàn)“Modem_COM1”設(shè)備，如圖2.2所示：圖2.2組態(tài)設(shè)備界面(2)設(shè)備撥號使用一、IPC：控制撥號通斷積存器。數(shù)據(jù)類型：INT型，只寫采集頻率：0 數(shù)值標(biāo)識：1-開始撥號； 99-掛斷二、IPS：撥通狀態(tài)積存器。

18、 數(shù)據(jù)類型：INT型，只讀 數(shù)值標(biāo)識：0-未撥通；1-撥通 三、IPN：用戶所要撥的電話號碼。數(shù)據(jù)類型：字符串型，只寫采集頻率：0 四、CommErr：可以表示控制設(shè)備通訊狀態(tài)。數(shù)據(jù)類型：Bit，離散型，可讀寫數(shù)值標(biāo)識：“0”表示通訊正常或者允許通訊；“1”表示通訊故障或者暫停設(shè)備通訊?！癐PCO”、“IPSO”、“IPNO”、“Cerro”這四個新建的變量分別對應(yīng)以上的四個寄存器。4、組態(tài)王運行時設(shè)置：（1）組態(tài)王系統(tǒng)啟動運行后，執(zhí)行以下操作：a) 在IPNO對應(yīng)的變量中輸入電話號碼；b) 將IPC0對應(yīng)的變量置1；（2）組態(tài)王軟件進行撥號設(shè)置：當(dāng)“IPSO”值為1時，此時撥號為撥通狀態(tài)。然

19、而外部設(shè)置采集設(shè)備的寄存器值為0，即可恢復(fù)組態(tài)王軟件與該設(shè)備的通訊，同時還能進行數(shù)據(jù)的采集與分析。2.1.4組態(tài)王軟件產(chǎn)生的背景隨著技術(shù)的成熟，集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System,簡稱DCS）在運用中得到廣泛的關(guān)注同時也給自動化工程師熟練掌握，“組態(tài)”的概念也運用而生。在工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展過程中，PC相比以往的系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)在多年經(jīng)驗積累下逐步成熟，構(gòu)建的工控系統(tǒng)的成本也相對降低，無論軟件和硬件等資源都十分豐富，軟硬件之間可以互相操作，簡化了操作的程序，實用性強。由于PC技術(shù)滲透到工控的各個領(lǐng)域當(dāng)中，組態(tài)軟件起到非常重要的作用

20、。組態(tài)王軟件的出現(xiàn)之前存在的問題，例如：工作效率低下、可靠性不高、開發(fā)應(yīng)用時間長，往往得不到工業(yè)生產(chǎn)的需求，而且與外部設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力較弱等，這些問題都得到很好的解決，自動化工程師還可以根據(jù)自己的需求利用組態(tài)軟件構(gòu)建屬于自己的一套應(yīng)用系統(tǒng)。組態(tài)王還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，實時進行監(jiān)控過程，這些技術(shù)也得到不斷的完善與改進，未來也將會賦予新的內(nèi)容。2.1.5組態(tài)軟件的發(fā)展方向現(xiàn)在市場上看見的組態(tài)軟件都可以完成一些類似的功能和基本上的操作，由于組態(tài)王的實用性比較強，一般都可以運行在Windows32位的平臺上并且可以在瀏覽器的窗口界面中打開，進行對組態(tài)的仿真進行設(shè)計，配置和編輯等基本功能，同時還能提供

21、多種的腳本語言和數(shù)據(jù)驅(qū)動程序。但是，不同的組態(tài)軟件存在著差異，一些基本上的功能方法可能各不相同，正是有這些不同之處，隨著工業(yè)PC技術(shù)的發(fā)展，我們可以看出組態(tài)軟件在未來的發(fā)展。（1）數(shù)據(jù)采集的方式不同的組態(tài)軟件能提供不同的數(shù)據(jù)采集程序，這是該組態(tài)本身上的設(shè)計，也能給用戶提供不同配置的方式。但是，這些都是取決于開發(fā)商的設(shè)計編程，無論是驅(qū)動程序，還是組態(tài)軟件接口的規(guī)范編寫，這樣的設(shè)計產(chǎn)品，對于用戶來說必須要掌握更高的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟，在微軟技術(shù)方面下，提供了一整套比較全面的解決方案，主要是針對在分布式的系統(tǒng)下，組態(tài)軟件組件可以相互交換同時數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)共享，支持OPC的系統(tǒng)，服務(wù)器作為數(shù)據(jù)的

22、提供者，客戶作為數(shù)據(jù)的請求者，服務(wù)器和客戶之間可以通過DCOM接口通訊，可以不用知道對方內(nèi)部實現(xiàn)的一些細(xì)節(jié)問題。（2）腳本的功能不同的組態(tài)軟件可以提供不同的腳本語言功能，腳本語言功能可以實現(xiàn)的方法有三種；第一組態(tài)軟件內(nèi)部設(shè)置的類C/Basin語言；第二是采用微軟軟件VBA的編程語言；第三是實用性的范圍比較小，個別的組態(tài)軟件面向?qū)ο蟮哪_本語言。第一種方式可以完成一些高級的系統(tǒng)功能，但是它要求使用類似高級語言的語句來書寫腳本，結(jié)合組態(tài)系統(tǒng)的函數(shù)調(diào)用來完成和實現(xiàn)，雖然說可以實現(xiàn)一些高級的系統(tǒng)功能，但還是存在一些不足之處，例如：這種方式多數(shù)是國內(nèi)設(shè)計的組態(tài)，對一些腳本語言還是不能使用，沒有具備完善的功

23、能，很多腳本語句只能提供一些簡單的IF、THEN、ELSE的語句結(jié)構(gòu)，循環(huán)控制語句暫時還沒有提供的，這樣就給書寫腳本語句帶來了一定的困難。第二種方式是微軟開發(fā)的一種書寫腳本語句的編程程序，該方式采用了一種比較方便的VBA組態(tài)技術(shù)，可以通過組態(tài)系統(tǒng)中的對象以組件的方式來實現(xiàn)同時也可以進行訪問。可是VBA程序在執(zhí)行語句才能發(fā)展存在的語句錯誤，但這對編程來說沒有造成太大的影響，系統(tǒng)中的對象可以通過其屬性和方法進行訪問，容易學(xué)習(xí)和掌握。（3）組態(tài)環(huán)境的可擴展性可擴展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功

24、能最常用的手段是ActiveX組件的應(yīng)用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能及實現(xiàn)引入對象在腳本語音中的訪問。（4）組態(tài)軟件的開放性目前組態(tài)軟件可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集分析和實時監(jiān)控的功能，隨著計算機集成模塊生產(chǎn)的普及，讓組態(tài)軟件往更高一個層次發(fā)展，不僅僅局限于采集和監(jiān)控的過程，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還需要進一步對組態(tài)軟件平臺下的數(shù)據(jù)進行流程分析和過程的控制，同時對工業(yè)生產(chǎn)過程的流程化進行調(diào)整。目前的組態(tài)軟件對數(shù)據(jù)采集的信息只能以報表的形式提供，而且還需要導(dǎo)出外部數(shù)據(jù)才能在其他系統(tǒng)中使用。在未來發(fā)展趨勢，可以清晰的看出組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)之間的緊密聯(lián)系，很可能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集分

25、析和決策功能模塊在組態(tài)系統(tǒng)中得以實現(xiàn)和應(yīng)用。（5）組態(tài)軟件的控制功能組態(tài)的控制功能在多年經(jīng)驗的積累下逐漸成熟起來，在畫面控制，實現(xiàn)的功能等等都得到大大的提高，優(yōu)化了每個設(shè)置的界面操作，這使工程師要求相對來說也得到提高，在不斷發(fā)展進步的過程中，過去的工業(yè)控制已經(jīng)不能滿足客戶和生產(chǎn)的要求，現(xiàn)在的開發(fā)商更加注重于組態(tài)軟件的實用性和操作性，控制功能也得到完善，例如：組態(tài)軟件的PLC和先進過程的控制技術(shù)等等，這些的發(fā)展使組態(tài)在控制方式得到提高，方便性，實用性得到廣大市場的普及和推廣，同時也受到社會的關(guān)注。2.2可編程控制器的介紹2.2.1可編程控制器的概述西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7

26、-300、S7-200三個系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號。2.2.2可編程控制器的歷史早期的時候還沒有組態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用，計算機技術(shù)的發(fā)展帶來了全新的局面，但是由于技術(shù)條件的不成熟，仍然沒有得到廣泛的推廣和使用，當(dāng)時的生產(chǎn)工業(yè)中，還是以簡單的繼電-接觸器組成的系統(tǒng)來控制，實現(xiàn)一些比較簡單的操作。在上個世紀(jì)60年代，為了尋求一種能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的要求，同時為了減少繁瑣的工作流程和成本資金

27、，把計算機技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)發(fā)展過程中，美國的通用汽車制造公司（GM），開始研發(fā)設(shè)想把計算機的功能和繼電-接觸器控制系統(tǒng)功能想結(jié)合，研發(fā)出一種全新的系統(tǒng)，以滿足工業(yè)發(fā)展的需求。同時，計算機編程方法簡單化，實現(xiàn)同樣的功能，面向一種全新的“自然編程”進行編程，使操作計算機繁瑣過程得到簡化，也同樣得到廣發(fā)的推廣使用。針對上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；（2）維護方便，最好是插件式；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；（6）在成本上可與繼電器控制柜競爭；（7）輸入可以是交流115V；（

28、8）輸出可以是交流115V,2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥；（9）在擴展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K字節(jié)；美國投入大量的資金進行研發(fā)，在1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司成功的制造了第一臺可以編程的程序控制器，從此打開了自動控制的局面，使工業(yè)生產(chǎn)得到了一個全新的發(fā)展階段。2.2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器，簡稱為“PLC”，它主要通過梯形圖編程來實現(xiàn)一系列功能，和一般的微型計算機具有相同的功能，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，具體組成部分如圖2.3所示：編程器其他外設(shè)外設(shè)接口輸入部件接收現(xiàn)場信號微處理器CPU電源部件輸出部件擴展接口I/O擴展單元I/O系統(tǒng)程

29、序用戶程序存儲器驅(qū)動受控元件AB圖2.3 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖基本單元2.2.4 PLC的工作原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高

30、，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。2.2.5 PLC的基本配置1、PLC的特點（1）靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。針對以上出現(xiàn)的問題，可編程控制器控制功能大大的簡化了這樣繁瑣的流程，不用因為一時的失誤而導(dǎo)致全部修改，現(xiàn)在通過存儲在存儲器中的程序來實現(xiàn)控制的整個過程，還可以控制不同的對象，達到不同的要求，簡單靈活、通用得到廣泛的推廣和使用。（2）可靠性高、抗干擾能力強機械手的控制設(shè)計會受環(huán)境影響比較大，為了使機械手能在不同的場所，環(huán)境下工作，必須在設(shè)計方面考

31、慮全面，例如：潮濕場所，高溫高壓環(huán)境、大量灰塵等等，為了解決這一系列問題，就必須要提高機械手的工作穩(wěn)定性可靠性，以其適應(yīng)各個不同的環(huán)境，得到全面推廣的重要的因素。現(xiàn)在的PLC通過革新，開始采用一些集成度相對來說比較高的電子元件，由無觸點的半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)和完成，這樣的可靠性是觸點繼電-接觸器無法比較的，而且PLC由硬件和軟件系統(tǒng)組成，大大的提高了抗干憂能力，能夠適應(yīng)比較惡劣工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。 (3)操作方便、維修容易PLC編程的梯形圖，大大的方便了操作人員的修改和編程，以往繁瑣的工作流程有失誤存在都要大量全部修改，現(xiàn)在得到簡化應(yīng)用，同時操作容易不需要太多的計算機專業(yè)知識，我們都可以在短時間學(xué)會使用

32、，這也方便了使用者操作。 (4)功能強目前的PLC控制功能逐漸完善，可以實現(xiàn)很多控制功能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到快速的發(fā)展和使用，例如：可以進行A/D、D/A的轉(zhuǎn)換；可以對設(shè)備進行遠程的數(shù)據(jù)采集分析和進行實時監(jiān)控；還可以實現(xiàn)現(xiàn)場本地的控制，也可以實現(xiàn)遠程的控制等。 (5)體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制設(shè)備。2、PLC的主要功能PLC系統(tǒng)主要有以下功能：（1）多種

33、控制功能；（2）數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；（3）通信聯(lián)網(wǎng)功能；（4）輸入、輸出接口調(diào)理功能；（5）人機界面功能；（6）編程、調(diào)試功能。3、 PLC的經(jīng)濟分析（1）從影響成本的各個因素綜合考慮：對目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說，有三種類型： 繼電器控制； 半導(dǎo)體器件控制； PLC控制。（2）繼電器控制和半導(dǎo)體控制都存在不足的地方，例如：生產(chǎn)一個工藝設(shè)備，原先設(shè)定好了，設(shè)定好了就只能執(zhí)行一個工藝設(shè)備，隨著工業(yè)控制的發(fā)展，工藝設(shè)備存在不斷更新?lián)Q代，然而生產(chǎn)其他的工藝設(shè)備，則要把現(xiàn)成生產(chǎn)設(shè)備以及外部接線全部修改，這樣給工業(yè)帶來了大量的物力和人力，經(jīng)濟上帶來了太大的負(fù)擔(dān)，以上兩種不能完成，但是PLC控制則可以

34、完善存在的不足的地方，PLC可以通過軟件控制，對于不同的工藝只要修改PLC的梯形圖程序，按照工藝的要求設(shè)計我們需要的編程程序，這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的效果。4、 PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢目前PLC發(fā)展趨勢主要有兩個方面：第一是為了適應(yīng)方便運輸，攜帶等，開始發(fā)展體積小，速度快，價格實惠等微小型電子模塊；第二是為了適應(yīng)大型可靠的發(fā)展，向穩(wěn)定性可靠性，兼容性和控制多功能方面發(fā)展。（1）大型網(wǎng)絡(luò)化隨著科技網(wǎng)絡(luò)的普及，實現(xiàn)大型的網(wǎng)絡(luò)化，當(dāng)然要向DCS方向發(fā)展，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)中具有DCS系統(tǒng)的某些功能，可以實現(xiàn)將工業(yè)PC計算機系統(tǒng)、以太網(wǎng)和MAP網(wǎng)構(gòu)成整個控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)化及自動控制系統(tǒng)

35、。（2）多功能為了適應(yīng)多樣化的環(huán)境和具備多樣化的功能，PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對遠程設(shè)備控制數(shù)據(jù)的采集分析，采集分析回來的數(shù)據(jù)會在實時監(jiān)控的平臺上呈現(xiàn)，不僅如此，實時監(jiān)控過程中，設(shè)備出現(xiàn)故障原因，監(jiān)控平臺上會顯示故障報警，提示工作人員要到現(xiàn)場進行核查分析，同時排除故障原因，使設(shè)備運行在正常的工作狀態(tài)中。隨著現(xiàn)在步進電機的控制發(fā)展，伺服電機控制模塊發(fā)展的出現(xiàn)，更是使PLC控制的領(lǐng)域得到更大的推廣。3機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計本課題設(shè)計通過組態(tài)王Kingview6.55軟件仿真模擬的教學(xué)實驗平臺。主要是通過該軟件要實現(xiàn)機械手模擬現(xiàn)場工作，達到自動控制的效果，減少勞動工作，同時結(jié)合可編程控制器S7-200

36、PLC實現(xiàn)了機械手的模擬仿真，達到了工業(yè)上的預(yù)期效果，實現(xiàn)了教學(xué)的目的3.1機械手控制方式的選擇3.1.1機械手控制方式的分類目前市場上還存在一些舊時，相對來說簡單的工業(yè)控制設(shè)備，這種設(shè)備主要是繼電-接觸器控制完成，只能完成簡單的操作工作，存在以下的不足：（1）僅適合于簡單的邏輯控制；（2）僅適合特殊的工程項目，而沒有通用性；（3）沒有改動和優(yōu)化的可能性。目前的PLC控制應(yīng)用在工業(yè)自動化技術(shù)中，基本上的生產(chǎn)工業(yè)都應(yīng)用自動化控制技術(shù)，從以往繼電器-接觸器控制中演變過來的，該控制方式有以下的優(yōu)點：（1）硬件上至少有一個微處理器；（2）通過軟件實現(xiàn)控制思想。目前，工業(yè)自動化領(lǐng)域比較典型的控制方式有：

37、（1）可編程控制器（PLC）；（2）工業(yè)控制計算機（IPC）；（3）集散控制系統(tǒng)（DCS）。3.1.2 PLC與IPC和DCS的比較1、各自技術(shù)發(fā)展的起源計算機的普及推廣，到目前為止的通用性高，每家每戶基本上都離不開計算機，在工業(yè)生產(chǎn)中更加離不開計算機給人類帶來的方便，而計算機能存儲大量數(shù)據(jù)并可以處理的設(shè)備，結(jié)構(gòu)方面兼容性高，軟件十分豐富，而且有實時操作系統(tǒng)的提高，能夠面對一系列復(fù)雜性強的控制并占有一定的優(yōu)勢。集散型控制系統(tǒng)是以工業(yè)生產(chǎn)控制計算機為中心的控制系統(tǒng)，在模擬量控制處理過程中存在一定的優(yōu)勢，也有不足之處，無法對遠程控制設(shè)備進行遠方診斷和維護。傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制方式演變成如今的PL

38、C控制系統(tǒng)，注重于順序控制的方面。隨著電力電子技術(shù)的推廣，大規(guī)模的集成電路技術(shù)，PLC控制系統(tǒng)逐漸走向成熟期，功能也得到了實際性的提高，不僅如此邏輯運算中也在增加了許多功能，例如：數(shù)值功能運算，閉環(huán)調(diào)節(jié)，模擬量和PID調(diào)節(jié)等等，PLC的控制功能逐漸向工業(yè)控制計算機靠近，各方面都得到很大的發(fā)展，構(gòu)成了一個集散的系統(tǒng)。2、相同點近幾年來的微電力電子技術(shù)的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)（PC）控制計算機、集散型控制系統(tǒng)這三者從硬件方面來看，功能差異逐漸減少，基本上都是由一些電力電子元件，微小處理器，半導(dǎo)體模塊存儲器和I/O模塊組成的，編程方面也有很多相同點。3、不同點PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)計算機控制系統(tǒng)，

39、隨著各自發(fā)展和不斷更新演變中，形成了各自獨特使用功能和自身的優(yōu)勢，但是兩者仍然存在著區(qū)別和不同。PLC的編程語言一般都是梯形圖，梯形圖編程簡單直觀，可以根據(jù)工業(yè)的實際要求進行隨時的調(diào)整，這樣大大提高了使用性的環(huán)境，除了梯形圖，還有一些功能快圖，實現(xiàn)一些基本的功能，順序功能圖則可以使程序按照某個指定順序動作，指令表能直觀的反應(yīng)出所實現(xiàn)的每個具體的操作。PLC控制系統(tǒng)和STD工控機之間的區(qū)別在于，無論是哪個方面論述，從簡單的安裝到維修等存在著相似之處，而PLC具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在其他一些模式下進行運行，不夠在線性運行下的狀態(tài)，可能需要進行較大的程序修改，功能略低于STD工控機的控制系統(tǒng)

40、，但是從另一方面來說，PLC控制系統(tǒng)的性能比STD工控機更具有優(yōu)勢，例如：開關(guān)量控制。存在著區(qū)別，但是我們可以根據(jù)不同的環(huán)境下選擇適合我們的工作環(huán)境的控制方式。3.2 PLC的控制電路程序設(shè)計3.2.1 PLC的I/O分配表設(shè)計該機械手主要運用到CPU224模塊，一共有24個I/O點數(shù)，14個輸入和10個輸出，CPU224模塊可以帶7個擴展模塊，有兩個高速脈沖輸出端和一個RS-485通信口，I/O分配如表3.2所示：表3.2 PLC的I/O地址分配表3.2.2編程指令的選擇方案一：選擇編程程序方式是起保停電路，該編程程序比較規(guī)范同時編程出來的程序通俗易懂而且容易發(fā)現(xiàn)錯誤點，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理，

41、但是存在大量的觸點使一些程序代碼較長，帶來一定的困擾。方案二：選擇編程程序方式是以轉(zhuǎn)換為中心，通過這種以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式實現(xiàn)與基本規(guī)則和嚴(yán)格之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過這種方式對我們編程一些復(fù)雜的梯形圖會有很大的幫助。方案三：選擇編程程序方式是STL的指令方式，STL步進梯形指令是專門設(shè)計來用于順序控制的，使用該指令會更加方便，易于調(diào)試和維修。經(jīng)論證本次設(shè)計采用的編程方式選用方案三。3.2.3 PLC設(shè)計的總體流程圖初始化啟動是否在原位回到原位下降夾緊上升右移下降放松上升左移YN圖3.4 PLC設(shè)計的總體流程圖本PLC設(shè)計的總體流程圖的過程為：初始化狀態(tài)下，按下啟動按鈕，組態(tài)仿真機械手會判斷機械手

42、是否在原點位置，判斷不是則回到原點位置，判斷是則進行下一個過程。機械手開始下降，當(dāng)達到下限位的行程開關(guān)時，氣爪夾緊，上升，右移并且達到右限位開關(guān)，機械手下降，氣爪放松，上升，然后左移回到原點位置，至此完成一個工作周期。3.2.4 機械手的動作實現(xiàn)過程具體的控制要求是：完成一個用PLC控制的工業(yè)機械手控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機械手從原點位置（A點）將物品抓放至終點位置（B點）的控制。機械手動作過程如圖3.5所示：原位下降夾緊上升右移移下降放松左移上升圖3.5機械手工作過程框圖3.2.5 PLC控制機械手的模擬工作圖1、將左限位開關(guān)SQ4、上限位開關(guān)SQ2打開，右限位開關(guān)SQ3、下限位開關(guān)SQ1斷開，機械手

43、回到初始狀態(tài)，原位指示燈HL點亮，按下“SB1”啟動開關(guān)，下降指示燈YV1點亮，機械手下降，上限位開關(guān)SQ2斷開，下降到A處后打開下限位開關(guān)SQ1，夾緊工件，夾緊指示燈YV2點亮；2、夾緊工件后，機械手上升，下限位開關(guān)SQ1斷開，上升指示燈YV3點亮，機械手上升到位后，上限位開關(guān)SQ2打開，機械手右移，左限位開關(guān)SQ4斷開，右移指示燈YV4點亮；3、機械手右移到位后，打開右限位開關(guān)SQ3，下降指示燈YV1點亮，機械手下降；4、機械手下降到位后，打開下限位開關(guān)SQ1，夾緊指示燈YV2熄滅，機械手放松；5、機械手放松后上升，夾緊指示燈YV2熄滅，上升指示燈YV3點亮；6、機械手上升到位后左移，上限

44、位開關(guān)SQ2打開，左移指示燈YV5點亮。圖3.6機械手動作模擬圖本次設(shè)計使用S7-200 PLC 224，以及組態(tài)王Kingview6.55仿真結(jié)合，編寫程序軟件 STEP 7-Micro/WIN。3.2.6 PLC梯形圖設(shè)計網(wǎng)絡(luò)1為機械手的啟動程序，用一個上升沿觸發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)2和3中，M0.0、M0.1、M10.0以及M10.1為中間繼電器，設(shè)置的目的是防止后續(xù)程序中出現(xiàn)雙線圈的情況。S0.0為機械手下降時的程序，當(dāng)上限位開關(guān)和右限位開關(guān)關(guān)斷，左限位開關(guān)和下限位開關(guān)開接通時，程序跳至S0.1中，S0.0結(jié)束。S0.1為機械手夾緊工件的程序，工件夾緊1秒后，程序跳入S0.2中，程序S0.1結(jié)束。

45、S0.2為機械手夾緊工件后上升的程序，當(dāng)上限位開關(guān)和左限位開關(guān)開啟，下限位開關(guān)和右限位開關(guān)關(guān)閉時，程序轉(zhuǎn)入S0.3，S0.2結(jié)束。S0.3為機械手右移時的程序，當(dāng)上限位開關(guān)和右限位開關(guān)接通，下限位開關(guān)和左限位開關(guān)關(guān)斷時，程序轉(zhuǎn)入S0.4中，S0.3結(jié)束。S0.4為機械手右移后下降的程序，當(dāng)上限位開關(guān)和左限位開關(guān)關(guān)斷，下限位開關(guān)和右限位開關(guān)閉合時，程序轉(zhuǎn)至S0.5，S0.4結(jié)束。S0.5為機械手到達下限位后機械手放松工件的程序，3秒后程序轉(zhuǎn)至S0.6，S0.5結(jié)束。S0.6為機械手放松工件后上升的程序，當(dāng)上限位開關(guān)和右限位開關(guān)接通，下限位開關(guān)和左限位開關(guān)關(guān)斷時，程序轉(zhuǎn)至S0.7，S0.6結(jié)束。S

46、0.7為機械手上升到上限位后左移的程序，當(dāng)機械手的左限位開關(guān)接通時，機械手下降，至此完成一個工作周期。上面網(wǎng)絡(luò)中的定時器T37、T39、T40、T41、T43和T44既給每一次機械手動作轉(zhuǎn)換提供延時接通也是每個動作狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件的區(qū)別標(biāo)志。網(wǎng)絡(luò)36為復(fù)位程序，當(dāng)啟動開關(guān)關(guān)斷時，機械手返回原位，原位指示燈點亮。 3.3 PLC程序的調(diào)試3.3.1 PLC控制的安裝與布線1、 輸入接線（1）輸入接線按照規(guī)定，一般不能超過30m。如果受到環(huán)境的干擾影響較小，電壓降產(chǎn)生不大的時候，此時輸入接線可以適當(dāng)?shù)拈L一些，但是也有一個限定值。 （2）輸入、輸出線是不能使用同一根電纜的，而且輸入、輸出線必須是分開，這

47、樣才能確保PLC在投入運行過程中，確保其能正常穩(wěn)定的運作。 （3）一般情況下，PLC的輸入回路當(dāng)中都必須要串接一個二極管，防止一些信號的干擾導(dǎo)致PLC在正常運行工作中出現(xiàn)失誤和故障，同時也是為了能夠增加PLC在控制系統(tǒng)中的輸入信號得到提高。2、電源接線PLC控制系統(tǒng)中為了提高抗干擾的能力，一般情況下會引用電源，并且對電源的選擇有一定的要求，例如：選擇電壓波動和波形畸變都比較少的電源設(shè)備，這對提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性都有非常大的幫助。這是一方面的，還可以通過在供電回路中采用隔離變壓器，穩(wěn)壓器和晶體管等開關(guān)電源，這PLC的抗干擾的能力得到更大的提高，可以適應(yīng)于一些環(huán)境相對較差的場所。

48、我國輸送的電壓一般情況下都是380V和220V，由于電壓存在誤差，基本上都有10%誤差存在，而PLC控制系統(tǒng)一般是220V，50HZ的交流電壓供電，該設(shè)計采用的是S7-200系列的可編程控制器，可以輸出直流24V的接線端子，可以為輸入及光電和接近傳感器提供直流24V電源。3、接地系統(tǒng)接地方式可以分了三種，第一是浮地方式、第二是直接接地方式、第三是電容接地方式，PLC控制系統(tǒng)受到的干擾性比較強，屬于高速低電平的控制裝置，采用直接接地方式是比較合適的，確保安全的情況下抑制干擾性?？梢蕴岣咭粋€可靠的環(huán)境讓PLC正常的工作，同時也提高了安全可靠，避免一些偶然發(fā)生的高電壓沖擊或者一些不必要的危險，一般情

49、況下可編程控制器都會接上轉(zhuǎn)專用的接地線。3.3.2機械手控制程序的調(diào)試PLC控制系統(tǒng)在程序調(diào)式過程中都會存在一系列的問題，最后通過自身努力，在老師和同學(xué)的帶領(lǐng)下都能一一解決了，從開始的不懂到慢慢研究明白，之前犯下了一些不必要的問題，但是通過這些問題讓我們不斷成長起來。例如：機械手如何設(shè)計更符合實際操作的情況，程序出現(xiàn)失誤該如何進行調(diào)式整改等等，通過查找一類書籍，研究和改進當(dāng)中，最后程序成功，符合了一般工業(yè)上的要求，同時也達到學(xué)校教育我們的水平，讓我們具備更高的要求。4組態(tài)王Kingview 6.55在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用4.1工程的建立與結(jié)構(gòu)變量的定義4.1.1工程的建立(1)第一步雙擊桌面

50、組態(tài)王Kingview6.55圖標(biāo)，進入組態(tài)王的工程管理器，在工程管理界面，清晰可以看到“搜索、新建、備份、恢復(fù)、開發(fā)、運行”等控制功能。(2)第二步單擊工程管理器中“新建”選項，自動彈出工程向?qū)Ы缑?，新建一個文件夾，并命名工程名稱和工程描述，點擊完成即可。(3)選擇工程管理器中的“設(shè)為當(dāng)前工程”選項，即可進入“工程瀏覽器”界面，具體的設(shè)計功能都會呈現(xiàn)在該界面。（4）在工程瀏覽器界面，點擊“畫面”并命名需要設(shè)計的名稱，可以進入到“開發(fā)系統(tǒng)”界面，進行設(shè)計和修改。如圖4.1所示：圖4.1組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)界面4.1.2建立結(jié)構(gòu)變量的步驟（1）單擊工程管理器中建立一個新的開發(fā)系統(tǒng)界面，在工程瀏覽器中點

51、擊“數(shù)據(jù)庫”，然后點擊“數(shù)據(jù)詞典”，再點擊新建，如圖4.2所示： 圖4.2結(jié)構(gòu)變量定義界面（2）打開如圖4.3所示的定義變量界面：需要注意的是如果是離線調(diào)試的話變量類型應(yīng)該設(shè)為內(nèi)存離散，在線調(diào)試的話設(shè)為I/O離散。圖4.3定義變量界面（3）點擊“確定”，至此完成結(jié)構(gòu)變量建立的設(shè)置。4.1.3設(shè)備與組態(tài)王的連接(1) 選擇工具欄里的“設(shè)備”，點擊“新建“。(2) 打開如圖4.4所示的界面，點開PLC，打開西門子，在S7-200系列中找到PPI選擇之，然后點擊“下一步“。圖4.4設(shè)備配置向?qū)?3)在如圖4.5所示的界面命名邏輯名稱，命名好后點擊“下一步“。 圖4.5命名邏輯名稱界面(4)在如圖4.

52、6的界面選擇串口號，本設(shè)計選擇COM1，點擊“下一步“。圖4.6串口號選擇(5)在設(shè)置地址指南設(shè)置指南界面填寫設(shè)備地址，由于設(shè)備是PLC，故地址填2，點擊“下一步“。 (6)通信參數(shù)為默認(rèn)值，點擊“下一步”。 (7) 當(dāng)彈出如圖4.7的界面時點擊“完成”，至此設(shè)備與組態(tài)王的連接已經(jīng)建立。 圖4.7設(shè)備信息界面（8）調(diào)試時，先把程序通過STEP 7-Micro/WIN把程序下載至PLC中并設(shè)置PLC為RUN模式，然后關(guān)閉STEP 7-Micro/WIN，接著打開組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)界面，依次點擊“文件”“切換到view”,此時可以看到組態(tài)模擬的動態(tài)過程，前提是需要編寫組態(tài)動畫的命令語言。4.2動畫的連

53、接4.2.1指示燈的動畫連接（1）雙擊啟動指示燈按鈕，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口，可以進行窗口設(shè)置。（2）單擊“動畫連接”選項卡，進入該頁如圖4.8所示：圖4.8動畫組態(tài)屬性設(shè)置 (3)單擊“？”按鈕，彈出當(dāng)前用戶定義的所有數(shù)據(jù)對象列表，如圖4.9所示，雙擊“原位”。 圖4.9選擇變量名(4) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動指示燈的動畫連接。(5) 依次對其他指示燈進行設(shè)置，依照步驟(1）(4）。經(jīng)過這樣的連接，當(dāng)按下機械手或畫面上的啟動按鈕后，不但相應(yīng)變量的值會改變，相應(yīng)指示燈也會出現(xiàn)亮滅的改變。4.2.2機械手的動畫連接圖4.10組態(tài)仿真界面如圖4.10所示的畫面，只用

54、6個指示燈對機械手的工作狀態(tài)進行了動畫顯示。如果讓機械手在畫面上動起來，看起來就更真實、生動了。為體現(xiàn)機械手上升、下降、前伸、后縮、夾緊、放松等動作，圖中機械手、上工件、橫滑桿等部分需要隨動作進行水平移動，上工件要做垂直移動，氣爪還要張開、閉合。（1）垂直移動動畫連接（以機械手垂直方向氣缸上下移動為例）一、在工程瀏覽器“數(shù)據(jù)庫”中的“數(shù)據(jù)詞典”增加一個新變量“氣缸上下”，如圖4.11所示。 圖4.11新建變量二、雙擊新建的變量“氣缸上下”，設(shè)置好變量類型，點擊“確定”。三、返回“畫面”，回到開發(fā)系統(tǒng)的界面，右擊選中垂直方向氣缸，選擇“動畫連接”，選擇“垂直移動”，如圖4.12所示。 圖4.12動畫連接四、點擊表達式右側(cè)的“？”，打開選擇變量名界面，雙擊“氣缸上下”打開垂直移動