運(yùn)用組態(tài)王軟件操作機(jī)械手

1、 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 摘要 在當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，而組態(tài)軟件在工控自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展中也得到很快的提高。由于工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)的廣泛運(yùn)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求也越來越高。而組態(tài)軟件又有延續(xù)性和可擴(kuò)充性，易學(xué)易用性和通用性，使得組態(tài)軟件得到長足的發(fā)展。 本設(shè)計(jì)是運(yùn)用組態(tài)王軟件來完成機(jī)械手的模擬操作，不僅能夠?qū)C(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，而且能夠進(jìn)行模擬控制。我們通過模擬機(jī)械手畫圖，做變量，編寫程序，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的模擬操作。其中運(yùn)用動(dòng)畫的效果去模擬機(jī)械手的運(yùn)作，降低了學(xué)習(xí)的難度，而且可以很大程度上吸收經(jīng)驗(yàn)，掌握知識(shí)。 關(guān)鍵詞組態(tài)王，模擬控

2、制，機(jī)械手共 18 頁 第 1 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 Abstract In today's society, the rapid development of science and technology, and configuration software in the field of industrial automation has also been improved. Soon With the industrial automation level of increasing quickly, the comput

3、er is widely used, the people to the requirements of industrial automation more and more is also high. And the configuration software and continuity and scalability, easy to use and versatility, make configuration software get considerable development. This design is to use kingview to complete the

4、simulation of the manipulator, can not only was subjected to operate, and be able to monitor simulate control. We through the simulation manipulator drawing, do variables, program, to realize the simulation of the manipulator operation. The application of animation to simulate the effect of the mani

5、pulator operation, and to reduce the learning difficulties, but also can largely absorbing experience, master knowledge. Key WordsConfiguration king, simulation control, manipulator共 18 頁 第 2 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 目錄 摘要.1 Abstract.2 第一章 引言.4 1.1組態(tài)軟件的架構(gòu)劃分.4 1.2其中必備的典型組建.5 1.3組態(tài)王軟件的特點(diǎn).6 第

6、二章 機(jī)械手的概述.7 2.1機(jī)械手簡介.7 2.2機(jī)械手的組成.7 2.3機(jī)械手的分類.8 第三章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì).9 3.1課程設(shè)計(jì)目的.9 3.2主要任務(wù).9 3.3課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.9 第四章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程.10 4.1數(shù)據(jù)變量的建立.10 4.2系統(tǒng)程序的編制.11 4.3動(dòng)畫連接.12 4.4機(jī)械手的運(yùn)行.15 結(jié)論.16 致謝.17 參考文獻(xiàn).18共 18 頁 第 3 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 第一章 引言 在當(dāng)今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，在工控自動(dòng)化領(lǐng)域中，人們對(duì)自動(dòng)化的要求越來越高，組態(tài)軟件的發(fā)展也是

7、非常迅速的。 組態(tài)軟件，又稱為組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 對(duì)于組態(tài)軟件，它的結(jié)構(gòu)劃分有多種標(biāo)準(zhǔn)，這里是以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構(gòu)成兩種標(biāo)準(zhǔn)討論其體系結(jié)構(gòu)： 1.1 組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分 (1)以使用軟件的工作階段劃分 也可以說是按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分，從總體上講，組態(tài)

8、軟件是由兩大部分構(gòu)成的，系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng),供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行程序等。 組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術(shù)，即在不退出系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的情況下可以直接進(jìn)入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)，使修改后的組態(tài)直接生效。自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師最先接觸的

9、一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標(biāo)應(yīng)用程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，完成一個(gè)工程項(xiàng)目。(2)按照成員構(gòu)成劃分組態(tài)軟件因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大，而每個(gè)功能相對(duì)來說又具有一定的獨(dú)立性，因此其組成形式是一個(gè)集成軟件平臺(tái)，由若干程序組件構(gòu)成。共 18 頁 第 4 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 1.2 其中必備的典型組件 (1)應(yīng)用程序管理器 應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管理工具。在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進(jìn)行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)

10、用項(xiàng)目中的部分組態(tài)成果（如畫面）；經(jīng)常需要迅速了解計(jì)算機(jī)中保存了哪些應(yīng)用項(xiàng)目。雖然這些要求可以用手工方式實(shí)現(xiàn)，但效率低下，極易出錯(cuò)。有了應(yīng)用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。 (2)圖形界面開發(fā)程序 是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng),供圖形運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。 (3)圖形界面運(yùn)行程序 在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。 (4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序 有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單的數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整

11、的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進(jìn)的組態(tài)軟件（如力控等）都有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組件，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)處理能力。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的各種參數(shù)。 (5)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序 在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序中完成的。(6)I/O驅(qū)動(dòng)程序是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPC Client是兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)I/O驅(qū)動(dòng)

12、程序，用來和支持DDE標(biāo)準(zhǔn)和OPC標(biāo)準(zhǔn)的共 18 頁 第 5 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 I/O設(shè)備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動(dòng)程序被整合在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPC Client則多數(shù)單獨(dú)存在。 1.3 組態(tài)王軟件的特點(diǎn) (1)豐富的I/O。將組態(tài)王和驅(qū)動(dòng)程序整合在一起，通用性強(qiáng)，含有多種IO驅(qū)動(dòng)程序，能與較多的PLC通信，并且通信可靠。 (2)報(bào)警和事件系統(tǒng)。組態(tài)王報(bào)警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)。組態(tài)王分布式報(bào)警管理提供多種報(bào)警管理功能。包括：基于事件的報(bào)警、報(bào)警分組管理、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警過濾、新增死區(qū)和延時(shí)概念等功

13、能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報(bào)警管理。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報(bào)警和事件具有多種輸出方式：文件、數(shù)據(jù)庫、打印機(jī)和報(bào)警窗，并且可以利用控件等工具輕松瀏覽和打印報(bào)警數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。 (3)安全系統(tǒng)。組態(tài)王采用分級(jí)和分區(qū)保護(hù)的雙重保護(hù)策略，對(duì)新增用戶組和安全區(qū)管理、999個(gè)不同級(jí)別的權(quán)限和64個(gè)安全區(qū)形成雙重保護(hù)，另外組態(tài)王能記錄程序運(yùn)行中操作員的所有操作。共 18 頁 第 6 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 第二章 機(jī)械手的概述2.1 機(jī)械手簡介 機(jī)械手現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)中，無論是在工地，港口還是各種各樣的生產(chǎn)過程中，都涉及到機(jī)械手的操作。它

14、是一種能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。2.2 機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、共

15、 18 頁 第 7 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。控制系統(tǒng)是通過對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。 2.3 機(jī)械手的分類 在現(xiàn)有的各行各業(yè)中，機(jī)械手的種類繁多，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)

16、式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。共 18 頁 第 8 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 第三章 機(jī)

17、械手的總體設(shè)計(jì) 3.1 課程設(shè)計(jì)目的 1.熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件的功能和特點(diǎn)； 2.掌握組態(tài)王軟件的系統(tǒng)構(gòu)成； 3.通過組態(tài)王軟件的使用，進(jìn)一步掌握了解機(jī)械手的工作原理； 4.培養(yǎng)自主查找資料，收索信息的能力； 5.培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力與合作精神。 3.2 主要任務(wù) 1.了解機(jī)械手的控制要求。 2.確定系統(tǒng)的控制方案。 3.利用組態(tài)軟件編制監(jiān)控系統(tǒng)圖形畫面。 4.件事實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，畫面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間的關(guān)系。 5.編制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械手以及物品的控制和監(jiān)視。 6.對(duì)本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 3.3 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1.熟悉所用組態(tài)軟件的操作。 2.查看有關(guān)參考書籍

18、，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件的機(jī)械手的控制方案。3.根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的要求，進(jìn)行簡單的畫面設(shè)計(jì)與編輯，簡單控制程序的編寫，設(shè)定動(dòng)畫連接等功能。4.進(jìn)行程序的運(yùn)行，調(diào)試與改進(jìn)。共 18 頁 第 9 頁裝訂線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 第四章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程 4.1數(shù)據(jù)變量的建立 數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也即定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。數(shù)據(jù)對(duì)象有IO開關(guān)型、IO數(shù)值型、IO字符型、內(nèi)存開關(guān)型

19、等8種類型。不同類型的數(shù)據(jù)對(duì)象，屬性不同，用途也不同。建立工程如圖4-1所示4-1 建立工程共 18 頁 第 10 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)變量定義如圖4-2 4-2 數(shù)據(jù)詞典的定義 4.2 系統(tǒng)程序的編制 通過定義的數(shù)據(jù)詞典，編制機(jī)械手運(yùn)行的程序，系統(tǒng)的部分程序如圖4-2共 18 頁 第 11 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 4-2 系統(tǒng)的部分程序 4.3 動(dòng)畫連接 由圖形對(duì)象搭制而成的圖形界面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些圖形對(duì)象進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)，真實(shí)地描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到過程實(shí)時(shí)監(jiān)控

20、的目的。組態(tài)王實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫屬性。動(dòng)畫效果右移，上移，下移，左移如圖4-3所示共 18 頁 第 12 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙共 18 頁 第 13 頁裝訂線吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙4-3 動(dòng)畫效果圖共 18 頁 第 14 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 4.4 機(jī)械手的運(yùn)行 通過以上的數(shù)據(jù)詞典的定義，程序的編制以及的動(dòng)畫的連接，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的正常運(yùn)行。如圖4-4所示 原始位下降上升右移 左移上升 下降 4-4 機(jī)械手運(yùn)行圖共 18 頁 第 15 頁 裝 訂 線 吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)論文紙 結(jié)論 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，通過組態(tài)王軟件來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的運(yùn)作。在本次的設(shè)計(jì)的過程中，通過定義數(shù)據(jù)詞典，機(jī)械手的程序編制以及機(jī)械手的動(dòng)畫連接，完整的實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手正常運(yùn)行的目的，并且在設(shè)計(jì)當(dāng)中結(jié)合自己的思路和自己所想象的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，來完成設(shè)計(jì)運(yùn)