基于组态王的机械手设计报告

电气及自动化课程设计报告题目：基于组态王的机械手设计课程：《工控组态软件应用技术》学生姓名：学生学号：年级：14级专业：自动化班级：2班指导教师：机械与电气工程学院制2017年5月第1页基于组态王的机械手设计机械与电气工程学院自动化1课程设计的任务与要求1.1课程设计的任务①熟悉组态王软件，达到熟悉使用组态软件的常用工具；②学会完成组态王工程的步骤；③锻炼动手能力和分析问题解决问题的能力。1.2课程设计的要求完成一个机械手的监控系统，具有流程图图画面，个画面能实现灵活转换2机械手设计步骤2.1启动组态王建立新工程打开组态王软件，计入工程管理器，新建一个工程，选择它的储存路径并设定项目名为“机械手设计”。2.2新建设备并将其命名为PLC进入工程浏览器后，首先进行设备的链接，上位机COM1与PLC之间通过PC\PPI编程电缆链接，选择工程浏览器左侧大纲“设备\COM1”,在工程浏览器右侧用鼠标双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，相关配置如下图：图1设备配置图第2页2.3通讯设备参数的设定在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击“设备COM1”，进行COM1参数设置，是系统的COM1口设置与PLC一致[1]。图2COM1口的设置图2.4定义变量数据库是”组态王”软件的核心部分，在工程管理器中，选择”数据库＼数据词典”，双击”新建图标”，弹出”变量属性”对话框，创建机械手各个变量数据，数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量名称、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。数据对象有I／O开关型、I／O数值型、I／O字符型、内存开关型等8种类型。不同类型的数据对象，属性不同，用途也不同[3]。设计中的数据变量：时间（内存整数）、垂直移动（内存整数）、水平移动（内存整数）、夹紧（内存离散）、启动（内存离散）。第3页变量设置如下图：图3数据库图①定义启动定义启动如下图：图4启动的定义图第4页②定义时间时间的定义如下图：图5时间的定义图③定义上行上行的定义如下图：图6上行的定义图第5页④定义右行右行的定义如下图：图7右行的定义图⑤定义下行下行的定义如下图：图8下行定义图第6页⑥定义夹紧加紧的定义如下图：图9加紧定义图2.5机械手的画面绘制使用工程管理器新建一个组态王工程后，进入组态王工程浏览器，新建组态王画面。输入新画面的名称，画面名称最长为20个符。输入本画面在磁盘上对应的文件名，扩展名为“.pic”输入与本画面有关的注释信息，注释最为49个字符。形成画面左上角坐标。显示窗口的宽度和高度画面总的宽度和高度，总是大于或等于显示窗口的宽度和高度。决定画面是否有标题杆新画面出现时，它重叠在当前画面之上。新画面出现时，所有与之相交的画面自动从屏幕上和内存中删除，即所有画面被关闭。能否改变画面大小改变窗口的背景色只有当“大小可变”选项没被选中时，边框有效，否则灰色显示无效。使用工具箱,在画面中绘制各种图素。主要工具放置在工具箱内。工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”，帮助了解工具的用途；如果工具箱没有出现，选择“工具”菜单中的“显示工具箱”或按F10键将其打开；工具箱中各种基本工具的使用方法和Windows中的“画笔”很类似[4]。第7页工具.圆角矩形：用于绘制矩形或圆角矩形。若需要画圆角矩形，需要选用“工具\改变图素形状”菜单方可完成。点位图：用于将剪贴板中的点位图复制到当前选中的点位图对象中，并且复制的点位图将进行缩放以适应点位图对象的大小。组态王中可以嵌入各种格式的图片：如Bmp、Jpg、Jpeg、gif等.在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击“文件\画面”，并将画面名称命名为“机械手”[2]。图10画面命名图在组态王的图库中找到设计机械手需要的各种图，然后进行画面的组合，最终得到的图如下：图11机械手的设计图第8页2.6动画链接及参数设定动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。“组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等，一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现出令人难以想像的图形动画效果。给图形对象定义动画连接是在“动画连接”对话框中进行的。在组态王开发系统中双击图形对象（不能有多个图形对象同时被选中），弹出“动画连接”对话框，对话框的第一行标识出被连接对象的名称和左上角在画面中的坐标以及图形对象的宽度和高度。对话框的第二行提供“对象名称”和“提示文本”编辑框。“对象名称”是为图素提供的惟一的名称，供以后的程序开发使用，暂时不能使用。“提示文本”的含义为：当图形对象定义了动画连接时，在运行的时候，鼠标放在图形对象上，将出现开发中定义的提示文本[4]。对话框的下面部分为动画连接种类，在本次设计中要用到如下几种动画连接：垂直动画连接、水平动画连接、缩放动画连接、填充属性连接[6]。①双击“机械手”进行动画链接，钩上垂直移动、水平移动、离散值输入、如下图：图12机械手的动画链接图第9页垂直移动图13垂直移动定义图其他定义移动与上述定义类似。2.7应用程序命令语言命令语言都是靠事件出发进行的，如定时、数据的变化、键盘键的按下、鼠标的点等。数据事件与功能的不同，包括应用程序命令语言、动画连接命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言、热键命令语言和画面命令语言等命令语言具有完备的词法语法差错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL函数和系统函数。①应用程序命令语言、可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。运行系统程序退出时执行一次触发条件，在运行系统程序启动时执行一次，周期性的执行这段命令语言程序，周期性的执行这段命令语言程序，无论打开画面与否关键字选择命令语言编辑区函数选择运算符输入变量选择。②热键命令语言、热键命令语言链接到工程人员指定的热键上，“热键命令语言”链接到工程人员指定的热键上，软件运行期间，工程人员随时按下键盘上相应的热键都可以启动这段命令语言程序。③事件命令语言、规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。离散变量名或表达式都可以作为事件。名或表达式都可以作为事件。第10页④数据改变命令语言、在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。⑤自定义函数命令语言、提供用户自定义函数功能。提供用户自定义函数功能。用户可以根据组态王的基本语法及提供的函数自己定义各种功能更强的函数，及提供的函数自己定义各种功能更强的函数，通过这些函数能够实现工程特殊的需要。⑥动画连接命令语言、当鼠标在该按钮上按下时执行一次。弹起时执行一次。当鼠标在该按钮上按住，没有弹起时周期性执行该段命令语言。起时周期性执行该段命令语言。⑦画面命令语言、画面命令语言就是与画面显示与否有关系的命令语言程序[5]。图14机械手设计的命令语言图3机械手设计的仿真实现3.1机械手的工做过程按下开始按钮装置开始工作，机械手首先做下降运动，待下降到位后，机械手手第11页指抓取物品(抓紧物品时间由定时器确定)；然后机械手上升到最上端(由上限位开关确定)，再向右运动；到达右端后，机械手开始下降，下降到位后机械手松开，放下物品；再将机械手上升，如此循环提取物品。机械手工作过程流程如图15所示：图15机械手工作流程图3.2系统运行的调试机械手控制系统界面设计、关联变量和程序编制完成后，就程序进行调试[7]，最终完成的系统运行效果图图下:图16机械手运行效果图第12页4总结及体会本次课程设计的主要目的是:熟悉并熟练掌握组态王软件的功能和特点、掌握组态软件的系统构成、通过组态王软件的使用，进一步掌握了解机械手的工作原理、培养自主查找资料，搜索信息的能力、培养实践动手能力与合作精神。设计主要任务：了解机械手的控制要求、确定系统的控制方案、利用组态软件编制监控系统图形界面、建立实时数据库、画面的图形对象与数据库的数据变量之间的关系、编制程序实现对机械手以及物品的控制和监视。课程设计主要内容：熟悉所用组态软件的操作、查看有关参考书籍、查阅相关文献资料、独立设计基于组态软件的机械手的控制方案、根据实际系统的要求，进行简单的画面设计与编辑，简单控制程序的编写，设定动画连接等功能、进行程序的运行，调试与改进。本次课程设计使我们加深了对组态软件的了解，熟悉组态软件对机械手控制系统的设计、画面的设计、参数变量的设定、程序的编制，运行，调试与改进、机械手控制系统的动画连接。这次课程设计是我们班每个人都亲自参加的一次组态王应用练习设计，它帮助我们更加深刻的了解和掌握了一些关于组态王的应用知识和方法。在这个学习调试运行的过程中我也遇到很多问题经过老师和同学的帮助最终解决了这些问题，成功地调试出结果，完成了本次课程设计，达到了预期的效果和目标。但这使我更加深刻地体会到对于这门课程还有多东西没有完全掌握也认识到这门课程的重要性,，使我受益匪浅。5参考文献[1]北京亚控科技有限公司.组态王电子参考手册E[Z].2003[2]吴明亮,蔡夕忠.可编程控制器实训教程[M].北京:化学工业出版社.2005[3]WonderwareCorporation.InTouch7.0AdvancedTrainingManual[z].1999[4]常斗南.可编程控制其原理、应用、实验[M].北京:机械工业出版社.1998[5]北京理工大学出版社,工业控制组态软件应用技术.2003[6]袁秀英.组态控制技术.电子工业出版社.2003[7]王小跟.工业控制组态软件仿真系统中的应用技术[M].2001第13页指导教师评语成绩（60%）指导教师签字：年月日答辩过程及评价成绩（40%）答辩小组签字：年月日院综合意见综合成绩分管院长签字（盖章）：年月日第14页