基于组态设计机械手正文-精品.docx

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1、第1章前言11机械手实验要求j熟完成一个工业机械手监控系统设计，对象自己定）要求有流程图画面，报表画面。|各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果。I1.2实验目的11.熟悉组态王软件，到达熟练使用组态软件的常用工具；I2.学会完成组态工程的设计步骤；I3.锻炼学生的动手能力和分析问题解决问题的能力。i13组态王的特点|它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把|这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制1层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问

2、题：画面、数据、动画。通过|对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为I试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用IWindoWS的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态,|具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动I程序和灵活的组态方式、数据链接功能。i第2章机械手的工作原理Ii机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大局部组成。手部是用来抓持工件或工|具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，|如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部

3、完成各种转动摆动）、移动或复合运动|来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由f度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，|其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度|的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反应的信息，形成稳定的闭环控制。控:制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用

4、机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造1工业中的应用能进一步开展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。第3章机械手控制系统的设计I31机械手的工作过程I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，机械手张开手|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

5、；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f械手上升，如此循环提取物品。I机械手工作过程流程如图3-1所示：I原始位一下降一夹紧一上升一右移It3I左移一上升一放松一下降i图3-1机械手工作过程流程图3.2组态在机械手中的应用组态软件又称上位机管理软件，广泛应用于工业领域，它提供了灵活的组态工具，人I机交互界面好，能充分实现工业各领域的管理控制、数据采集、连续控制及统计过程控制。I本次设计充分运用组态王的仿真功能实现人机的交流，以到达对机械手的控制。I第4章机械手的组态画面设计5图4T组态画面设计线1 4.1建立组态工程运行组态环境，在“组态王工程管理器（PrOjMa

6、nager）选择选单“文件新建工程或单击“新建按钮。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览按钮后在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字节，工程描述长度应小于40个字节。单击“完成完成工程的新建。4. 2定义数据变量数据库是组态王软件的核心局部，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，创立机械手各个变量数据，数据变量是构成实时数据库的根本单元，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I量的

7、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I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、II/0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。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）、物体水平移动内存整数）、旋转内存整数）、上行灯内存离散）、下行灯内存离散）、I左行灯内存离散）、右行灯内存离散）、夹紧显示内存离散）、启动内存离散）、传f送带内存离散）。!变量的设置如图：图4-2变量的设置5. 3系统界面设计在组态王平台上建立“机械手控制系统窗口并设置好窗口

8、属性。通过绘图工具箱中的工具，绘制出组建系统所需的各个元件，调用系统控件制作控制按钮，利用文字标签对相应元件进行注释。设计流程图如下图：伸缩杆下移1下行时间5,下行灯亮抓取货物抓取时间1,电机灯亮传送带运动向上到达顶部5向上时间10,上行灯亮10右移时间50,右行灯亮50下移时间55,下行灯亮电机灯亮图4-3设计流程图4.4控制系统程序的设定控制系统程序如下：if（本站点启动=1）本站点时间二本站点时间+1;if（本站点时间=5）本站点垂直移动=本站点垂直移动+10;本站点下行灯二1;if（本站点时间5&本站点时间C1o）本站点垂直移动=本站点垂直移动T0;本站点物体垂直移动=本站点物体垂直移

9、动+10;本站点下行灯二0；本站点上行灯二1;if（本站点时间10&本站点时间二50）本站点水平移动=本站点水平移动+5;本站点物体水平移动=本站点物体水平移动+5;本站点上行灯二0;本站点右行灯二1;if（本站点时间50&本站点时间二55）本站点垂直移动=本站点垂直移动+10;本站点物体垂直移动=本站点物体垂直移动TO;本站点右行灯二0；本站点下行灯二1;if（本站点时间55&本站点时间二60）本站点垂直移动=本站点垂直移动-10;本站点下行灯二0;本站点上行灯二1;if（本站点时间60）本站点旋转二本站点旋转+1;本站点物体水平移动=本站点物体水平移动+5;本站点水平移动=本站点水平移动T

10、O；本站点上行灯二0；本站点左行灯二1；本站点电机灯亮二1;if（本站点时间80）本站点物体水平移动二0；本站点时间二0；本站点左行灯二0；本站点电机灯亮二0；e1se本站点垂直移动二0;本站点物体垂直移动二0;本站点启动二0；本站点时间二0；本站点水平移动二0；本站点物体水平移动二0；本站点上行灯二0；本站点下行灯R；本站点左行灯R；本站点右行灯R；本站点传送带水平移动二0；本站点电机灯亮二0；4.5动画连接由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，到达过程实时监控的目的。组态王实现图形动画设计的主要方法是将用户窗1：3中的图形对

11、象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。（1）机械手图4-4机械手动画连接（2）物体图4-5物体动画连接（3）开关图4-6开关动画连接(4)指示灯图4-7指示灯动画连接传送带图4-8传送带动画连接(6)电机图4-9电机动画连接4.6系统的运行于调试机械手控制系统的界面设计、关联变量和程序编制完成后，就程序进行调试，最后完成的系统运行效果图如下：图4-10机械手控制系统的运行效果图怦翦订I装I线I匕幺t心口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

12、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，调试与改良。致谢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，调试与改良、

13、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，感谢孟老师对我的指导和帮助，感谢我的同学们对我的细心讲解，使得本次的课程设计能够顺利成功地调试出结果，完成了本次课程设计，到达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。参考文献1北京亚控科技.组态王电子参考手册EZ.20032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20053WonderwareCorporation.InTouch7.0AdvancedTrainingManua1z19984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