基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计

（2011届）毕业设计（论文）基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：机电一体化技术学生姓名：刘祖光班级：机电0821学号：08395182115指导老师：郭艳杰职称：讲师最终评定成绩：2011年6月I摘要当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。在科技进步的同时，以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人们所应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动的顺利快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域内。工业中大量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境较危险的情况下，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的安全性，大大的节约损耗，提高效率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC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PLC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，PLC，MCGSIIABSTRACTIntoday'ssociety,scienceandtechnologyrapiddevelopment,humanactivitiescreateworldahugechange.Inthemeanwhile,technologicalprogressinvariouscontrollersdifferenttypesofmanipulatorwithitsoutstandingperformancemoreandmoreusedbypeople.Thehomeworkindifferentoccasionsmanipulator,especiallyinthespecialenvironmentcontextforthehumanactivityquicklysmoothlycausedgreatconvenienceandbenefit,particularlyobviousintheindustrialandmilitaryfield.IndustriallargeNumbersofproductionactivity,therearemanynotitiseasyforhumanstomanipulatethelink,especiallyinabusinessenvironmentisdangeroussituation,ifusehasremotecontrolfunctionsmaybeincreasedmanipulator,thesecurityofthesystem,bigsaveloss,improveefficiency.Visible,inautomation,theprocessofindustrialization,inspecialbackgroundenvironmentusingmanipulatorhasbecomeaninevitabletrend..InthisdesignthepresentconditionofresearchaboutdomesticandinternationalmanipulatoranddevelopmenttrendofresearchconcerningPLCwereintroduced.Theprincipleofworkandtheprocessofaction’srealizationofmanipulatorcontrolsystemweredescribed.ThedesignofmanipulatormodelcontrolsystembasedonPLCwasresearchedandMCGS’sapplicationinthemanipulatormodelcontrolsystemwasresearched.TheinterfaceofsupervisionforthemanipulatormodelcontrolsystemwasdesignedbyMCGS.Anintuitive,clearandaccuratemanipulatoroperatingstatewasprovided.Andthenvariouspossibilitiesformaintainandbreakdown’sdiagnosiswereprovided,thework’sefficiencyofsystemwasfullyelevated.Keywords:manipulator，PLC，MCGSIII目录第一章绪论.................................................11.1课题背景........................................................11.2设计目的和意义...................................................11.3本文主要工作....................................................2第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述..................32.1可编程序逻辑控制器（PLC）.......................................32.1.1PLC的结构...................................................32.1.2PLC的发展历程...............................................42.1.3PLC的硬件...................................................52.1.4PLC的主要特点..............................................62.1.5FX2N系列PLC介绍............................................72.2机械手..........................................................92.2.1机械手概述..................................................92.2.2机械手的工作原理.............................................92.2.3机械手的发展趋势............................................10第三章系统设计.............................................113.1系统方案分析设计...............................................113.1.1控制要求....................................................113.1.2方案设计...................................................113.2硬件设计.......................................................133.2.1输入/输出端子地址分配......................................133.2.2PLC接线图..................................................133.3系统程序设计...................................................143.3.1常用编程方法介绍...........................................143.3.2流程图......................................................163.3.3梯形图......................................................173.3.4语句表.....................................................203.4MCGS组态软件..................................................213.4.1MCGS组态软件结构功能特点.................................223.4.2工程的建立和变量的定义.....................................263.4.3动画连接...................................................293.4.5调试.......................................................34第四章系统的调试及设计总结..................................354.1系统调试......................................................35结论........................................................36参考文献.....................................................37致谢........................................................38附录1FX2N基本指令........................................39湖南工业大学专科毕业设计（论文）1第一章绪论1.1课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC（即可编程逻辑编程器的简称）已经进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的内容。PLC作为通用的工业计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。PLC从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。在现代工业中生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现在生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射和污染的场合，应用更为广泛。在我国，近几年来也有较快发展，并取得一定效果，受到机械工业和铁路部门的重视。本次课题主要是应用三菱公司FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。1.2设计目的和意义科学技术