1、畢業(yè)設(shè)計說明書題 目 基于組態(tài)軟件mcgs的機械手自動分揀監(jiān)控系統(tǒng)仿真專 業(yè) 機電一體化技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二一年十二月 2011屆畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計題目: 基于組態(tài)軟件mcgs的機械手自動分揀監(jiān)控系統(tǒng)仿真設(shè)計條件：要求利用組態(tài)軟件mcgs仿真滿足控制要求的機械手自動分揀監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程。設(shè)計任務(wù)： 機械手分揀系統(tǒng)主要由三個機械手和一條傳送帶組成，三個機械手的功能分別是上料，正品撿拾和次品撿拾，在每個機械手旁邊都有料盒，上料機械手按照一定要求將待分揀產(chǎn)品放在傳送帶上，分揀機械手是按照檢測結(jié)果將產(chǎn)品分類，分別放入各自身旁的料盒中，傳送帶按一定速度運轉(zhuǎn)，其上安裝三個

2、間隔相同的位置傳感器，第一個位置傳感器旁裝有產(chǎn)品質(zhì)量傳感器，用來判斷到來的產(chǎn)品是否合格，第二個和第三個位置傳感器分別放置在兩個分揀機械手附近，當(dāng)傳感器感應(yīng)到產(chǎn)品到時可發(fā)出信號驅(qū)動相應(yīng)的機械手動作。控制要求如下：1傳送帶按間歇方式工作，除在上料和產(chǎn)品撿拾時處于停滯狀態(tài)，其他時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。2.初始時，傳送帶停止，上料機械手實現(xiàn)上料操作，完成后啟動傳送帶；當(dāng)產(chǎn)品運行到位置傳感器1時，傳送帶停止，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，判斷是否合格，同時上料機械手再上料，完成后啟動傳送帶。3.兩個產(chǎn)品同時分別到達(dá)位置傳感器1和位置傳感器2，傳送帶停止，系統(tǒng)判斷位置傳感器2處的產(chǎn)品是否合格，如合格驅(qū)動正品機械手動作，如不合格

3、，正品機械手不動作，等該產(chǎn)品到達(dá)位置傳感器3時次品機械手動作，位置傳感器1處的產(chǎn)品接受質(zhì)量檢測，記錄該產(chǎn)品的質(zhì)量信息，同時上料機械手再進(jìn)行上料，完成后啟動傳送帶。畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容包括： 1）組態(tài)監(jiān)控畫面的設(shè)計及實時數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。2）腳本程序的設(shè)計思路及流程圖。3）腳本軟件的編程及設(shè)計要求的實現(xiàn)。起止日期：2010年 月 日 2010年 月 日（共 周）指導(dǎo)教師：趙建偉審核（教研室主任）： 批準(zhǔn)（系主任）：設(shè)計評語：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日答 辯：考核組長：總 成 績：摘 要 mcgs(monitor and control generated system)是一套基于windows平臺的

4、、用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。mcgs為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點。 組態(tài)（configuration）為模塊化任意組合。關(guān)鍵詞：mcgs 組態(tài) 目 錄第一章 緒 論6第二章 機械手分揀系統(tǒng)的功能要求7第三章 機械手分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計方案83.1 組態(tài)畫面的設(shè)計83.1.1 機械手畫面的設(shè)計思路83.1.2傳送帶動畫的設(shè)計思路103.1.3檢傳感器動畫的設(shè)計思路1

5、03.2系統(tǒng)的工作流程113.3 控制系統(tǒng)的組成13第四章 設(shè)計思路144.1 機械手分揀系統(tǒng)控制流程圖144.2 氣爪張開控制流程圖194.3 實時數(shù)據(jù)庫20第五章 程序設(shè)計215.1 正品機械手分揀控制程序215.2 正次品機械動作時，新料水平移動程序265.3 限位開關(guān)控制程序28致 謝31參考文獻(xiàn)32第一章 緒 論 mcgs(monitor and control generated system)是一套基于windows平臺的、用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點。通用組態(tài)軟件主要特點有： （1）延續(xù)性

6、和可擴充性。當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級； （2）封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能； （3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（plc、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的i/o driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程。第二章 機械手分揀系統(tǒng)的功能要求1傳送帶按

7、間歇方式工作，除在上料和產(chǎn)品撿拾時處于停滯狀態(tài)，其他時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。2.初始時，傳送帶停止，上料機械手實現(xiàn)上料操作，完成后啟動傳送帶；當(dāng)產(chǎn)品運行到位置傳感器1時，傳送帶停止，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，判斷是否合格，同時上料機械手再上料，完成后啟動傳送帶。3.兩個產(chǎn)品同時分別到達(dá)位置傳感器1和位置傳感器2，傳送帶停止，系統(tǒng)判斷位置傳感器2處的產(chǎn)品是否合格，如合格驅(qū)動正品機械手動作，如不合格，正品機械手不動作，等該產(chǎn)品到達(dá)位置傳感器3時次品機械手動作，位置傳感器1處的產(chǎn)品接受質(zhì)量檢測，記錄該產(chǎn)品的質(zhì)量信息，同時上料機械手再進(jìn)行上料，完成后啟動傳送帶。第三章 機械手分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計方案3.1 組態(tài)畫面的設(shè)計

8、新建mcgs工程文件，命名為“機械手分揀控制系統(tǒng)”。控制系統(tǒng)的畫面是自動運行界面，如下圖。圖3-1 機械手分揀系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 該系統(tǒng)的組成部分多，制作過程較為復(fù)雜，按其結(jié)構(gòu)，具體可分為機械手、傳送帶和質(zhì)檢傳感器的制作。3.1.1 機械手畫面的設(shè)計思路該系統(tǒng)中有三個機械手，雖然每個機械手的功能不同，但在外形上是一致的，其中2#和3#機械手是完全一樣的，只要制作出其中一個，另一個在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)制即可獲得。而1#機械手只需將己完成的機械手圖符施加一個左右鏡像操作便可得出。因此，需要先出一個機械手圖符。機械手的制作包括支架和氣爪。機械手的支架如圖10-2，機械手氣爪的組成如圖10-3。 圖3-2 機

9、械手的組成部分 圖3-3 機械手氣爪組成部分 圖3-4 伸縮變化的動畫連接圖 圖3-5 升降變化的動畫連接圖 圖3-6 旋轉(zhuǎn)變化的動畫連接圖3.1.2傳送帶動畫的設(shè)計思路 如下圖中所示。圖3-7 靜態(tài)畫面3.1.3檢傳感器動畫的設(shè)計思路質(zhì)檢傳感器的制作，繪制2個矩形框和2個圓，將其擺放如圖圖3-8 檢傳感器3.2 系統(tǒng)的工作流程機械手分揀系統(tǒng)主要由三個機械手和一條傳送帶組成，如圖1-1所示。三個機械手的功能分別是上料、正品揀拾和次品揀拾，在每個機械手旁邊都有料盒。上料機械手按一定要求將待分揀產(chǎn)品放置在傳送帶上，分揀機械手則是按檢查的結(jié)果將產(chǎn)品分類，分別放入各自旁邊的料盒中。傳送帶按要求以一定速

10、度運轉(zhuǎn)，其上安裝有三個間隔相同的位置傳感器，第一個位置傳感器旁裝有產(chǎn)品質(zhì)量檢測傳感器，用來判斷到來的產(chǎn)品是否合格；第二個和第三個位置傳感器分別放置在兩個分揀機械手附近，當(dāng)該傳感器感應(yīng)到產(chǎn)品到來時可發(fā)出信號以驅(qū)動相應(yīng)機械手動作。圖3-9 機械手分揀系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 選用的機械手均有四自由度氣動機械手，即機械手在工作時可以進(jìn)行升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)和氣爪的抓放運動，在升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)運動的兩個終端各安裝有一對限位開關(guān)，當(dāng)機械手運動到某方向的極限位置時，相應(yīng)限位開關(guān)會發(fā)出“到達(dá)”信息， 便可反映出機械手的位置狀態(tài)，以便其進(jìn)行下一步的操作。系統(tǒng)中安裝有氣缸，機械手的動作由氣缸驅(qū)動。為保證系統(tǒng)的正常運行、停止，

11、分揀系統(tǒng)中具有運行和停止控制功能。每個機械手的受控情況如表1.1所示，傳送帶的受控情況如圖1.2所示。各傳感器能夠正常工作，反映位置狀態(tài)信息。同時，手動控制和自動控制之間可以實現(xiàn)合理地切換，避免系統(tǒng)工作出錯。表3.1 機械手的受控過程氣爪上升命令控制器機械手氣爪上升氣爪下降命令氣爪下降氣爪拉伸命令氣爪前伸氣爪收縮命令氣爪回縮氣爪正旋命令旋向傳送帶氣爪逆旋命令旋向料盒氣爪張命令氣爪張開氣爪合命令氣爪閉合圖3.2 傳送帶的受控過程傳送帶啟動/停止命令控制器傳送帶啟動/停止3.3 控制系統(tǒng)的組成這是一個程序控制系統(tǒng)，如果以計算機為控制器，其控制系統(tǒng)如表3. 3所示。表3.3 機械手分揀控制系統(tǒng) 質(zhì)量

12、檢測傳感器計算機上料機械手位置傳感器正品分揀機械手位置傳感器次品分揀機械手位置傳感器傳送帶由表可以看出，計算機作為控制單元，其輸入信號為4個傳感器發(fā)出的開關(guān)量信號以及機械手反饋的狀態(tài)信息，輸出信號則用來控制各個機械手的動作和傳送帶的運轉(zhuǎn)。這些是實現(xiàn)機械手分揀系統(tǒng)的必要變量，還需一些支持動畫效果的數(shù)值型數(shù)據(jù)對象、使用定時器的相關(guān)數(shù)據(jù)以及反映工作階段的變量等。有關(guān)傳送帶的數(shù)據(jù)有2個，即“傳送帶啟停”和“傳送帶旋轉(zhuǎn)”，分別是開關(guān)型和數(shù)值型，無存盤和報警屬性。在實時數(shù)據(jù)庫窗口中，各建一個開關(guān)型和數(shù)值型對象，將其基本屬性設(shè)置如圖3-10所示，則實現(xiàn)了這兩個對象的建立。 圖3-10 傳送帶數(shù)據(jù)建立第四章

13、設(shè)計思路4.1 機械手分揀系統(tǒng)控制流程圖圖4-1 上料分揀流程圖腳本程序： if start=1 then 上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量+1 if 上料桿伸縮增量25 then 上料桿伸縮增量=25 上料氣爪增量=上料氣爪增量+0.5 endif endifif 上料氣爪增量2 then 上料氣爪增量=2 m=1endifif m=1 then start=0 上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量-1 if 上料桿伸縮增量0 then 上料桿伸縮增量=0 m=0 n=1 endif 料伸縮增量=料伸縮增量-1 if 料伸縮增量8 then 料旋轉(zhuǎn)增量=8 endif if 上料桿旋轉(zhuǎn)增量8 the

14、n 上料桿旋轉(zhuǎn)增量=8 n=0 k=1 endifendifif k=1 then 上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量+1 if 上料桿伸縮增量50 then 上料桿伸縮增量=50 上料氣爪增量=上料氣爪增量-0.5 if 上料氣爪增量25 then 料伸縮增量=25 endif m=0endifif a=1 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量+2 if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量50 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=50 檢測工件=1 endif 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0+1 if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量030 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0=30 a=0 檢測工件=1 endif c=1 傳送帶啟停1=1e

15、ndifif i=1 then 上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量-1 if 上料桿伸縮增量0 then 上料桿伸縮增量=0 i=0 j=1 endifendifif j=1 then 檢測工件=1 上料桿旋轉(zhuǎn)增量=上料桿旋轉(zhuǎn)增量-1 if 上料桿旋轉(zhuǎn)增量0 then 上料桿旋轉(zhuǎn)增量=0 j=0 endif endif 4.2 氣爪張開控制流程圖腳本程序：上料氣爪增量=上料氣爪增量+0.5 if 上料氣爪增量100 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=100 endif if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量145 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1=45 a1=1 選擇完=0 z1=1 z2=1 endifendifif a1=1

16、 then 正品提料=1 正品=0 傳送帶啟停2=1 正品桿旋轉(zhuǎn)增量=正品桿旋轉(zhuǎn)增量+1 旋轉(zhuǎn) if 正品桿旋轉(zhuǎn)增量8 then 正品桿旋轉(zhuǎn)增量=8 m1=1 a1=0 endif 傳送帶啟停1=0 檢測工件=0 傳送帶啟停=1 endif if m1=1 then 正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量+1 下降 傳送帶啟停2=1 if 正品桿伸縮增量50 then 正品桿伸縮增量=50 正品氣爪增量=正品氣爪增量+0.5 爪 if 正品氣爪增量2 then 正品氣爪增量=2 m1=0 n1=1 endif endif 傳送帶啟停1=0 檢測工件=0 傳送帶啟停=1endifif n1=1 then

17、 正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量-1 升 if 正品桿伸縮增量0 then 正品桿伸縮增量=0 n1=0 j1=1 endif 檢測正品桿伸縮增量=檢測正品桿伸縮增量-1 品升 if 檢測正品桿伸縮增量-50 then 檢測正品桿伸縮增量=-50 endif 傳送帶啟停=1 檢測工件=0 傳送帶啟停1=0 傳送帶啟停2=1endifif j1=1 then 正品桿旋轉(zhuǎn)增量=正品桿旋轉(zhuǎn)增量-1 if 正品桿旋轉(zhuǎn)增量0 then 旋 正品桿旋轉(zhuǎn)增量=0 j1=0 k1=1 endif 檢測正品桿旋轉(zhuǎn)增量 = 檢測正品桿旋轉(zhuǎn)增量-1 if 檢測正品桿旋轉(zhuǎn)增量25 then 正品桿伸縮增量=25 正品

18、氣爪增量=正品氣爪增量-0.5 降 if 正品氣爪增量-25 then 檢測正品桿伸縮增量=-25 endif 傳送帶啟停=1 檢測工件=0 傳送帶啟停1=0 傳送帶啟停2=1endif if i1=1 then 傳送帶啟停2=0 正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量-1 傳送帶啟停=1 傳送帶啟停1=0 if 正品桿伸縮增量50 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01=50 檢測工件=1 endif 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02+2 工件 if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0230 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02=30 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1=0 endif 傳送帶啟停2=0endifif ( i=1 or j=1 )

19、 and ( 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量270 or 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量324 ) then 當(dāng)正次機械手動作時，新料在帶上的水平運動 傳送帶啟停4=1 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01+2 if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0150 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01=50 檢測工件=1 endif 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022+2 if 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02230 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022=30 endif 傳送帶啟停2=0endifif 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0229 then 顯示 檢測工件=1endifif 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量2165 and 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量2195 then 傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量

20、+1 傳送帶輪旋轉(zhuǎn)endif5.3 限位開關(guān)控制程序if 上料桿伸縮增量=0 then 上料升限位開關(guān)=1 上料降限位開關(guān)=0endifif 上料桿伸縮增量=25 or 上料桿伸縮增量=50 then 上料升限位開關(guān)=0 上料降限位開關(guān)=1endif if 上料桿旋轉(zhuǎn)增量=0 then 上料正旋限位開關(guān)=0 上料逆旋限位開關(guān)=1 上料伸限位開關(guān)=0 上料縮限位開關(guān)=1endifif 上料桿旋轉(zhuǎn)增量=8 then 上料正旋限位開關(guān)=1 上料逆旋限位開關(guān)=0 上料伸限位開關(guān)=1 上料縮限位開關(guān)=0endif if 正品桿伸縮增量=0 then 正品升限位開關(guān)=1 正品降限位開關(guān)=0endifif 正品桿伸縮增量=25 or 正品桿伸縮增量=50 then 正品