組態(tài)控制技術(shù)及應(yīng)用（微課版）課件 項(xiàng)目三 機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)與調(diào)試

組態(tài)控制技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目三：機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)與調(diào)試[項(xiàng)目描述]機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)制造中應(yīng)用最廣泛，尤其是大型重工業(yè)和勞動(dòng)力需求較大的一線車間，如汽車、航天、建筑機(jī)械等領(lǐng)域。也包括一些生產(chǎn)條件比較惡劣的環(huán)境中，如化工行業(yè)中的焊接。本項(xiàng)目監(jiān)控對(duì)象為一個(gè)兩地工件搬運(yùn)機(jī)械手。項(xiàng)目描述項(xiàng)目描述機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)要求：（1）未按下啟動(dòng)按鈕的情況下，機(jī)械手位于原位（此時(shí)上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓合），且待搬運(yùn)的工件剛好放置在機(jī)械手原點(diǎn)位置的正下方。（2）按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手下降至下限位后停止下降→機(jī)械爪夾緊工件（過程耗時(shí)3s）→上升至上限位后停止上升→機(jī)械手右行至右限位后停止右行→機(jī)械手再次下降至下限位后停止下降→機(jī)械爪松開（過程耗時(shí)3s）→機(jī)械手再次上升至上限位后停止→機(jī)械手左行回到原位。此過程在按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕之后，周期性自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行。（3）按下停止按鈕后，機(jī)械手完成當(dāng)前周期作業(yè)后停在原點(diǎn)位置。參考效果圖學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．培養(yǎng)艱苦奮斗、迎難而上的工作作風(fēng)。2．培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精的工匠精神。3．培養(yǎng)安全、規(guī)范作業(yè)意識(shí)。4．培養(yǎng)分析問題，解決問題的能力。1．能根據(jù)系統(tǒng)要求熟練開發(fā)機(jī)械手控制系統(tǒng)監(jiān)控界面。2．能熟練完成各種圖形的屬性設(shè)置。3．會(huì)根據(jù)系統(tǒng)要求編寫腳本程序。4．能熟練運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件的模擬調(diào)試功能。5.能熟練掌握MCGS與PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。1.熟悉繪制圖形、構(gòu)成圖符等畫面圖形制作技巧。2.加深對(duì)開關(guān)型變量和數(shù)值型變量的理解。3.熟悉移動(dòng)動(dòng)畫、可見度動(dòng)畫的組態(tài)方法。4.掌握定時(shí)器策略構(gòu)件的設(shè)置。5.掌握腳本程序的編寫方法和調(diào)試過程。6.掌握父設(shè)備和子設(shè)備的添加及設(shè)置。7.掌握系統(tǒng)調(diào)試的具體流程。一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面1．建立工程一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面1．建立工程工程另存一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面2．創(chuàng)建用戶窗口新建用戶窗口設(shè)置新建用戶窗口基本屬性一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面2．創(chuàng)建用戶窗口設(shè)置“機(jī)械手控制系統(tǒng)”為啟動(dòng)窗口一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面“使用常用符號(hào)”繪制

選擇機(jī)械手并調(diào)整（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面使用矩形和平行四邊形繪制機(jī)械爪（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面機(jī)械爪制作（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面“豎管道”

和“橫管道”

（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面使用立方體制作工作臺(tái)和工件，填充顏色（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面在工具箱中點(diǎn)擊單擊“矩形”

圖標(biāo)，繪制一個(gè)矩形，再點(diǎn)擊單擊“直線”

，繪制一條斜線（此斜線繪制起點(diǎn)位于矩形的角點(diǎn)上），最后點(diǎn)擊單擊“橢圓”

，繪制一個(gè)圓（此圓接于斜線另一端）。選中這3個(gè)圖形，將它們“構(gòu)成圖符”。（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面放置4個(gè)限位開關(guān)，并調(diào)整方向，（1）制作機(jī)械手控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面原點(diǎn)指示燈（2）制作指示燈一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面（3）制作按鈕同樣添加停止按鈕

（4）添加文字標(biāo)注一、制作機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面3．繪制機(jī)械手控制系統(tǒng)畫面制作“機(jī)械手控制系統(tǒng)”文字，并設(shè)置屬性二、定義機(jī)械手控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)象一、按鈕、限位開關(guān)動(dòng)畫設(shè)置1．系統(tǒng)啟動(dòng)控制設(shè)置啟動(dòng)按鈕屬性一、按鈕、限位開關(guān)動(dòng)畫設(shè)置2．限位開關(guān)控制依次設(shè)置每個(gè)限位開關(guān)的“顏色填充”屬性二、指示燈動(dòng)畫設(shè)置依次設(shè)置每個(gè)指示燈“可見度”屬性1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置（1）水平方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置①水平活塞桿勾選“大小變化”動(dòng)畫屬性三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（1）水平方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置②打開窗口“狀態(tài)條”三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（1）水平方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置③單擊水平方向的活塞桿，查看狀態(tài)條三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置a：表達(dá)式連接數(shù)據(jù)對(duì)象“水平移動(dòng)量”。b：最小變化百分比設(shè)置為“100”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式為“0”。即水平移動(dòng)量=0時(shí)，大小變化為初始大小的100%，表達(dá)式的值可以根據(jù)情況改變數(shù)值，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境觀察效果，如果不合適可以重新調(diào)整設(shè)置。c：最大變化百分比設(shè)置為“200”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式為“40”。即水平移動(dòng)量=40時(shí)，大小變化到初始大小的200%，表達(dá)式的值可以根據(jù)情況改變數(shù)值。d：變化方向：?jiǎn)螕糇兓较驁D標(biāo)“

”，直到圖標(biāo)變?yōu)椤?/p>

”（表示左端不動(dòng)，沿水平方向往右伸縮）。e：變化方式：設(shè)置為“縮放”。（1）水平方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置④設(shè)置水平桿大小變化動(dòng)畫屬性三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過程中，垂直方向的活塞桿需要設(shè)置垂直方向的縮放效果和水平移動(dòng)效果。垂直方向的縮放效果可以用“大小變化”實(shí)現(xiàn)，水平移動(dòng)的效果則是利用“水平移動(dòng)”位置動(dòng)畫連接，實(shí)現(xiàn)活塞桿從工位1正上方移動(dòng)到工位2的正上方的效果。動(dòng)畫分析三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置大小變化動(dòng)畫組態(tài)①測(cè)量垂直方向活塞桿的長(zhǎng)度②伸長(zhǎng)后（抓到工件）的長(zhǎng)度測(cè)量③計(jì)算垂直縮放比例三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置大小變化動(dòng)畫組態(tài)大小變化動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置時(shí)注意事項(xiàng)：當(dāng)最小變化百分比量設(shè)為“100”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值同樣設(shè)為“0”，組態(tài)構(gòu)件在運(yùn)行環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)表達(dá)式數(shù)值變化1，則此組態(tài)構(gòu)件大小變化為（“最大變化百分比”-“最小變化百分比”）除以“最大變化百分比對(duì)應(yīng)的表達(dá)式”，再乘上構(gòu)件本身體積。如果設(shè)置“垂直移動(dòng)量”的最大變化百分比對(duì)應(yīng)的表達(dá)式為30時(shí)，那么，表達(dá)式“垂直移動(dòng)量”數(shù)值每增加1，對(duì)應(yīng)的構(gòu)件長(zhǎng)度變化為（300%-100%）÷30×110個(gè)像素長(zhǎng)度。三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置大小變化動(dòng)畫組態(tài)三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置水平移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置1．活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直方向活塞桿動(dòng)畫效果設(shè)置水平移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)水平移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置時(shí)注意事項(xiàng)：①組態(tài)構(gòu)件移動(dòng)最小偏移量設(shè)置為0，在運(yùn)行環(huán)境下才顯示初始位置為原位。②當(dāng)最小移動(dòng)偏移量設(shè)為“0”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值同樣設(shè)為“0”，組態(tài)構(gòu)件在運(yùn)行環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)表達(dá)式數(shù)值變化1，則此組態(tài)構(gòu)件移動(dòng)距離為“最大移動(dòng)偏移量”除以最大偏移量對(duì)應(yīng)的“表達(dá)式的值”。圖3.44中活塞桿水平移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置含義即表示：表達(dá)式“水平移動(dòng)量”數(shù)值變化1，則偏移量為250/40=6.25，即垂直活塞桿移動(dòng)6.25個(gè)單位長(zhǎng)度。③水平方向以右方為“參考正方向”，垂直方向以下方為“參考正方向”。若水平方向最大移動(dòng)偏移量為負(fù)數(shù)，則隨著對(duì)應(yīng)表達(dá)式數(shù)值變化，構(gòu)件向左移動(dòng)，若垂直方向最大移動(dòng)偏移量為負(fù)數(shù)，則隨著對(duì)應(yīng)表達(dá)式數(shù)值變化，構(gòu)件向上移動(dòng)。三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置2．機(jī)械爪動(dòng)畫效果設(shè)置（1）水平移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置①表達(dá)式：連接數(shù)據(jù)對(duì)象“水平移動(dòng)量”。②最小移動(dòng)偏移量設(shè)為“0”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值同樣設(shè)為“0”。③最大移動(dòng)偏移量設(shè)置為“250”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值設(shè)為“40”。三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置2．機(jī)械爪動(dòng)畫效果設(shè)置（2）垂直移動(dòng)動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置①表達(dá)式：連接數(shù)據(jù)對(duì)象“垂直移動(dòng)量”。②最小移動(dòng)偏移量設(shè)為“0”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值設(shè)為“0”。③最大移動(dòng)偏移量設(shè)置為“220”，其對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值設(shè)為“30”三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置2．機(jī)械爪動(dòng)畫效果設(shè)置（3）夾緊機(jī)械爪可見度動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置①表達(dá)式：連接數(shù)據(jù)對(duì)象“夾緊控制”。②當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)：勾選“對(duì)應(yīng)圖符可見”三、機(jī)械手動(dòng)畫設(shè)置2．機(jī)械爪動(dòng)畫效果設(shè)置（4）放松機(jī)械爪可見度動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置“放松機(jī)械爪”動(dòng)畫設(shè)置：打開其“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”，勾選“水平移動(dòng)”和“垂直移動(dòng)”以及“可見度”，分別進(jìn)入“水平移動(dòng)”、“垂直移動(dòng)”和“可見度”屬性設(shè)置頁，完成數(shù)據(jù)對(duì)象連接和屬性設(shè)置。放松機(jī)械爪的“水平移動(dòng)”和“垂直移動(dòng)”動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置與夾緊機(jī)械爪的各項(xiàng)設(shè)置相同。“可見度”動(dòng)畫組態(tài)設(shè)置有所不同，具體如下：①表達(dá)式：連接數(shù)據(jù)對(duì)象“夾緊控制”。②當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)：勾選“對(duì)應(yīng)圖符不可見”四、工件動(dòng)畫連接在“機(jī)械手控制系統(tǒng)”中，工件有水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)。前述“水平移動(dòng)量”和“垂直移動(dòng)量”用于機(jī)械手、機(jī)械爪、活塞桿“水平方向”和“垂直方向”的移動(dòng)連接對(duì)應(yīng)表達(dá)式，是因?yàn)檫@幾個(gè)構(gòu)件在實(shí)際中為整體，運(yùn)動(dòng)是同步的。而工件的部分移動(dòng)卻與活塞桿不同步，工件只是在被夾緊時(shí)，才有移動(dòng)發(fā)生，故另設(shè)數(shù)據(jù)對(duì)象“工件水平移動(dòng)量”和“工件垂直移動(dòng)量”，分別作為工件“水平移動(dòng)”和“垂直移動(dòng)”表達(dá)式連接的數(shù)據(jù)對(duì)象。動(dòng)畫分析四、工件動(dòng)畫連接1．工件水平移動(dòng)畫效果設(shè)置四、工件動(dòng)畫連接2．工件垂直移動(dòng)畫效果設(shè)置一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試1．添加策略行①設(shè)置循環(huán)時(shí)間②新增策略行③添加腳本程序④添加定時(shí)器一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．設(shè)置定時(shí)器夾緊定時(shí)器一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．設(shè)置定時(shí)器放松定時(shí)器夾緊和放松定時(shí)器設(shè)置完成一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序測(cè)試指示燈一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段1一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段2一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段3一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段4一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段5一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試2．編寫模擬調(diào)試的腳本程序程序段6一、機(jī)械手控制系統(tǒng)模擬調(diào)試3．運(yùn)行調(diào)試進(jìn)行組態(tài)動(dòng)畫效果演示，觀察機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫是否與實(shí)際控制要求相匹配。二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)1．聯(lián)調(diào)腳本程序二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)1．聯(lián)調(diào)腳本程序二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)2．硬件設(shè)計(jì)I/O分配表二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)2．硬件設(shè)計(jì)PLC接線圖二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)2．硬件設(shè)計(jì)

PLC變量與組態(tài)軟件數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)照表二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)3．PLC程序設(shè)計(jì)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)3．PLC程序設(shè)計(jì)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)3．PLC程序設(shè)計(jì)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)3．PLC程序設(shè)計(jì)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)3．PLC程序設(shè)計(jì)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接添加設(shè)備設(shè)備添加完畢二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接父設(shè)備屬性二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接子設(shè)備屬性二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接通道設(shè)置通道設(shè)置(M)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接通道設(shè)置(Q)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接通道連接①系統(tǒng)啟停網(wǎng)絡(luò)添加M點(diǎn)二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接通道連接通道連接窗口通道連接對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)4．設(shè)備連接通道連接通道連接完成二、機(jī)械手控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)5．系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試關(guān)鍵字①按PLC接線圖完成PLC外部接線，將PLC上電后，打開S7-200編程軟件，將機(jī)械手PLC程序編輯好后下載至PLC，關(guān)閉PLC編程軟件②單擊機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)工程工具欄中“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”圖標(biāo)③先用外部按鈕控制，操作外部啟動(dòng)和停止按鈕，PLC的I/O信號(hào)動(dòng)作正確，組態(tài)運(yùn)行界面動(dòng)畫顯示正確，機(jī)械手能按設(shè)定流程移動(dòng)工件，指示燈顯示正確，證明MCGS能從PLC中正確讀取Q信號(hào)④再用組態(tài)畫面上設(shè)置的按鈕控制機(jī)械手控制系統(tǒng)。分別操作組態(tài)畫面上的啟動(dòng)和停止按鈕，PLC的輸出信號(hào)動(dòng)作正確，組態(tài)運(yùn)行界面動(dòng)畫顯示正確，證明MCGS能夠?qū)?shù)據(jù)對(duì)象的值寫入PLC的M寄存器中單擊機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)工程工具欄中“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”圖標(biāo)

單擊機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)工程工具欄中“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”圖標(biāo)

單擊機(jī)械手控制系統(tǒng)組態(tài)工程工具欄中“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”圖標(biāo)

【精益求精錘煉大國(guó)工匠】在所有焊接中，大型銅構(gòu)件難度最大，因?yàn)樾枰诔^700攝氏度高溫下，在幾分鐘的時(shí)間窗口內(nèi)，精準(zhǔn)找到點(diǎn)位連續(xù)施焊，稍不留神就前功盡棄。“焊的時(shí)候皮膚繃緊，手不自覺地顫抖，不知道能堅(jiān)持到第幾秒”。面對(duì)技術(shù)、意志力的多重考驗(yàn)，艾愛國(guó)這位大國(guó)工