機(jī)械手自動(dòng)分揀系統(tǒng)

1、題目名稱基于組態(tài)軟件MCGS的機(jī)械手自動(dòng)分揀監(jiān)控系統(tǒng)學(xué)生姓名梁兆福學(xué)號(hào)系、專業(yè)工業(yè)電氣081指導(dǎo)教師馬聰設(shè)計(jì)題目：基于組態(tài)軟件MCGS的機(jī)械手自動(dòng)分揀監(jiān)控系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)條件：要求利用組態(tài)軟件MCGS仿真滿足控制要求的機(jī)械手自動(dòng)分揀監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。設(shè)計(jì)任務(wù)：機(jī)械手分揀系統(tǒng)主要由三個(gè)機(jī)械手和一條傳送帶組成，三個(gè)機(jī)械手的功能分別是上料，正品撿拾和次品撿拾，在每個(gè)機(jī)械手旁邊都有料盒，上料機(jī)械手按照一定要求將待分揀產(chǎn)品放在傳送帶上，分揀機(jī)械手是按照檢測(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)，其上安裝三個(gè)間隔相同的位置傳感器，第一個(gè)位置傳感器旁裝有產(chǎn)品質(zhì)量傳感器，用來(lái)判斷到來(lái)的產(chǎn)

2、品是否合格，第二個(gè)和第三個(gè)位置傳感器分別放置在兩個(gè)分揀機(jī)械手附近，當(dāng)傳感器感應(yīng)到產(chǎn)品到時(shí)可發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械手動(dòng)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(shí)處于停滯狀態(tài)，其他時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.初始時(shí)，傳送帶停止，上料機(jī)械手實(shí)現(xiàn)上料操作，完成后啟動(dòng)傳送帶；當(dāng)產(chǎn)品運(yùn)行到位置傳感器1時(shí)，傳送帶停止，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，判斷是否合格，同時(shí)上料機(jī)械手再上料，完成后啟動(dòng)傳送帶。3.兩個(gè)產(chǎn)品同時(shí)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(dòng)正品機(jī)械手動(dòng)作，如不合格，正品機(jī)械手不動(dòng)作，等該產(chǎn)品到達(dá)位置傳感器3時(shí)次品機(jī)械手動(dòng)作，位置傳感器1處

3、的產(chǎn)品接受質(zhì)量檢測(cè)，記錄該產(chǎn)品的質(zhì)量信息，同時(shí)上料機(jī)械手再進(jìn)行上料，完成后啟動(dòng)傳送帶。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容包括：1）組態(tài)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。2）腳本程序的設(shè)計(jì)思路及流程圖。腳本軟件的編程及設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)。摘要MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平臺(tái)的、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)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(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、

4、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)。組態(tài)(Configuration)為模塊化任意組合。關(guān)鍵詞：MCGS組態(tài)目錄第一章緒論第二章機(jī)械手分揀系統(tǒng)的功能要求第三章機(jī)械手分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)機(jī)械手畫面的設(shè)計(jì)思路傳送帶動(dòng)畫的設(shè)計(jì)思路3.1.3檢傳感器動(dòng)畫的設(shè)計(jì)思路3.2系統(tǒng)的工作流程控制系統(tǒng)的組成第四章設(shè)計(jì)思路4.1機(jī)械手分揀系統(tǒng)控制流程圖4.2氣爪張開(kāi)控制流程圖4.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)第五章程序設(shè)計(jì)正品機(jī)械手分揀控制程序5.2正次品機(jī)械動(dòng)作時(shí)，新料水平移動(dòng)程序限位開(kāi)關(guān)控制程序致謝參考文獻(xiàn)第一章緒論MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于Windows平臺(tái)

5、的、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（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(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；（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(lái)，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)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/ODriver、開(kāi)放式的數(shù)

6、據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)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(jī)械手分揀系統(tǒng)的功能要求1傳送帶按間歇方式工作，除在上料和產(chǎn)品撿拾時(shí)處于停滯狀態(tài)，其他時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。初始時(shí)，傳送帶停止，上料機(jī)械手實(shí)現(xiàn)上料操作，完成后啟動(dòng)傳送帶；當(dāng)產(chǎn)品運(yùn)行到位置傳感器1時(shí)，傳送帶停止，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，判斷是否合格，同時(shí)上料機(jī)械手再上料，完成后啟動(dòng)傳送帶。兩個(gè)產(chǎn)品同時(shí)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(dòng)正品機(jī)械手動(dòng)作，如不合格，正品機(jī)械手不動(dòng)作，等該產(chǎn)品到達(dá)位置傳感器3時(shí)次品機(jī)械手動(dòng)作，位置傳感器1處

7、的產(chǎn)品接受質(zhì)量檢測(cè)，記錄該產(chǎn)品的質(zhì)量信息，同時(shí)上料機(jī)械手再進(jìn)行上料，完成后啟動(dòng)傳送帶。第三章機(jī)械手分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)新建MCGS工程文件，命名為“機(jī)械手分揀控制系統(tǒng)”?？刂葡到y(tǒng)的畫面是自動(dòng)運(yùn)行界面，如下圖。圖3-1機(jī)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(guò)程較為復(fù)雜，按其結(jié)構(gòu)，具體可分為機(jī)械手、傳送帶和質(zhì)檢傳感器的制作。3.1.1機(jī)械手畫面的設(shè)計(jì)思路該系統(tǒng)中有三個(gè)機(jī)械手，雖然每個(gè)機(jī)械手的功能不同，但在外形上是一致的，其中2#和3#機(jī)械手是完全一樣的，只要制作出其中一個(gè)，另一個(gè)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)制即可獲得。而1#機(jī)械手只需將己完成的機(jī)械手圖符施加一個(gè)左右鏡像操作便可得出。

8、因此，需要先出一個(gè)機(jī)械手圖符。機(jī)械手的制作包括支架和氣爪。機(jī)械手的支架如圖10-2，機(jī)械手氣爪的組成如圖10-3。圖3-2機(jī)械手的組成部分圖3-3機(jī)械手氣爪組成部分圖3-4伸縮變化的動(dòng)畫連接圖圖3-5升降變化的動(dòng)畫連接圖圖3-6旋轉(zhuǎn)變化的動(dòng)畫連接圖送帶動(dòng)畫的設(shè)計(jì)思路如下圖中所示。圖3-7靜態(tài)畫面質(zhì)檢傳感器的制作，繪制2個(gè)矩形框和2個(gè)圓，將其擺放如圖圖3-8檢傳感器系統(tǒng)的工作流程機(jī)械手分揀系統(tǒng)主要由三個(gè)機(jī)械手和一條傳送帶組成，如圖1-1所示。三個(gè)機(jī)械手的功能分別是上料、正品揀拾和次品揀拾，在每個(gè)機(jī)械手旁邊都有料盒。上料機(jī)械手按一定要求將待分揀產(chǎn)品放置在傳送帶上，分揀機(jī)械手則是按檢查的結(jié)果將產(chǎn)品分

9、類，分別放入各自旁邊的料盒中。傳送帶按要求以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，其上安裝有三個(gè)間隔相同的位置傳感器，第一個(gè)位置傳感器旁裝有產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)傳感器，用來(lái)判斷到來(lái)的產(chǎn)品是否合格；第二個(gè)和第三個(gè)位置傳感器分別放置在兩個(gè)分揀機(jī)械手附近，當(dāng)該傳感器感應(yīng)到產(chǎn)品到來(lái)時(shí)可發(fā)出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)機(jī)械手動(dòng)作。圖3-9機(jī)械手分揀系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖選用的機(jī)械手均有四自由度氣動(dòng)機(jī)械手，即機(jī)械手在工作時(shí)可以進(jìn)行升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)和氣爪的抓放運(yùn)動(dòng)，在升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)終端各安裝有一對(duì)限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到某方向的極限位置時(shí)，相應(yīng)限位開(kāi)關(guān)會(huì)發(fā)出“到達(dá)”信息，便可反映出機(jī)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(jī)械手的

10、動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行、停止，分揀系統(tǒng)中具有運(yùn)行和停止控制功能。每個(gè)機(jī)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(shí)，手動(dòng)控制和自動(dòng)控制之間可以實(shí)現(xiàn)合理地切換，避免系統(tǒng)工作出錯(cuò)。表3.1機(jī)械手的受控過(guò)程圖3.2傳送帶的受控過(guò)程傳送帶啟動(dòng)/停止命控制傳送帶啟動(dòng)/停止令器3.3控制系統(tǒng)的組成這是一個(gè)程序控制系統(tǒng)，如果以計(jì)算機(jī)為控制器，其控制系統(tǒng)如表3.3所示。質(zhì)量檢測(cè)傳感器位置傳感器位置傳感器位置傳感器上料機(jī)械手正品分揀機(jī)械手次品分揀機(jī)械手傳送帶表3.3機(jī)械手分揀控制系統(tǒng)算機(jī)由表可以看出，計(jì)算機(jī)作為控制單元，其輸入信號(hào)為4個(gè)

11、傳感器發(fā)出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)以及機(jī)械手反饋的狀態(tài)信息，輸出信號(hào)則用來(lái)控制各個(gè)機(jī)械手的動(dòng)作和傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。這些是實(shí)現(xiàn)機(jī)械手分揀系統(tǒng)的必要變量，還需一些支持動(dòng)畫效果的數(shù)值型數(shù)據(jù)對(duì)象、使用定時(shí)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(gè)，即“傳送帶啟?！焙汀皞魉蛶D(zhuǎn)”，分別是開(kāi)關(guān)型和數(shù)值型，無(wú)存盤和報(bào)警屬性。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口中，各建一個(gè)開(kāi)關(guān)型和數(shù)值型對(duì)象，將其基本屬性設(shè)置如圖3-10所示，則實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)對(duì)象的建立。圖3-10傳送帶數(shù)據(jù)建立打或位n最小值-inio最拘ff|lc*iin最大值|lr4H|C|蠹怡直|-i=tma檢査口|確認(rèn)Y|取漁HI|帝F|fr|H|橙査阿確認(rèn)(Y)取淚岡

12、1用肋El對(duì)掠塗S!廣廠壬&曲狛字苦廠方牛廠封.：?jiǎn)蕦?duì)象內(nèi)容崔釋第四章設(shè)計(jì)思路機(jī)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：IFStart=1THEN上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量+1IF上料桿伸縮增量25THEN上料桿伸縮增量=25上料氣爪增量=上料氣爪增量+0.5ENDIFENDIFIF上料氣爪增量2THEN上料氣爪增量=2m=1ENDIFIFm=1THENStart=0上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量-1IF上料桿伸縮增量0THEN上料桿伸縮增量=0m=0n=1ENDIF料伸縮增量=料伸縮增量-1IF料伸縮增量-25THEN料伸縮增量=-25ENDIFENDIFIFn=1THEN

13、上料桿旋轉(zhuǎn)增量=上料桿旋轉(zhuǎn)增量+1上料正旋限位開(kāi)關(guān)=1料旋轉(zhuǎn)增量=料旋轉(zhuǎn)增量+1IF料旋轉(zhuǎn)增量8THEN料旋轉(zhuǎn)增量=8ENDIFIF上料桿旋轉(zhuǎn)增量8THEN上料桿旋轉(zhuǎn)增量=8n=0k=1ENDIFENDIFIFk=1THEN上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量+1IF上料桿伸縮增量50THEN上料桿伸縮增量=50上料氣爪增量=上料氣爪增量-0.5IF上料氣爪增量0THEN上料氣爪增量=0k=0i=1a=1ENDIFENDIF料伸縮增量=料伸縮增量+1IF料伸縮增量25THEN料伸縮增量=25ENDIFm=0ENDIFIFa=1THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量+2IF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量50THEN傳

14、送帶旋轉(zhuǎn)增量=50檢測(cè)工件=1ENDIF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0+1IF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量030THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0=30a=0檢測(cè)工件=1endifc=1傳送帶啟停1=1ENDIFIFi=1THEN上料桿伸縮增量=上料桿伸縮增量-1IF上料桿伸縮增量0THEN上料桿伸縮增量=0i=0j=1ENDIFENDIFIFj=1THEN檢測(cè)工件=1上料桿旋轉(zhuǎn)增量=上料桿旋轉(zhuǎn)增量-1IF上料桿旋轉(zhuǎn)增量0THEN上料桿旋轉(zhuǎn)增量=0j=0ENDIFENDIF氣爪張開(kāi)控制流程圖腳本程序：上料氣爪增量=上料氣爪增量+0.5IF上料氣爪增量2THEN上料氣爪增量=2ENDIF實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)第五章程序設(shè)計(jì)5.

15、1正品機(jī)械手分揀控制程序IF正品=1THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1+1傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量+1選擇完=1傳送帶啟停1=0傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02=0檢測(cè)工件=0傳送帶啟停=1檢測(cè)正品桿旋轉(zhuǎn)增量=0檢測(cè)正品桿伸縮增量=0傳送帶啟停3=0正品提料=0傳送帶啟停4=0a=0IF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量100THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=100ENDIFIF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量145THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1=45a1=1選擇完=0z1=1Z2=1ENDIFENDIFIFa1=1THEN正品提料=1正品=0旋轉(zhuǎn)傳送帶啟停2=1正品桿旋轉(zhuǎn)增量=正品桿旋轉(zhuǎn)增量+1IF正品桿旋轉(zhuǎn)增量8THEN正品桿旋轉(zhuǎn)增量=8m1

16、=1a1=0ENDIF傳送帶啟停1=0檢測(cè)工件=0傳送帶啟停=1ENDIFIFm1=1THEN下降正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量+1傳送帶啟停2=1IF檢測(cè)正品桿伸縮增量-50THEN爪IF正品桿伸縮增量50THEN正品桿伸縮增量=50正品氣爪增量=正品氣爪增量+0.5IF正品氣爪增量2THEN正品氣爪增量=2m1=0n1=1ENDIFENDIF傳送帶啟停1=0檢測(cè)工件=0傳送帶啟停=1ENDIF升IFn1=1THEN正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量-1IF正品桿伸縮增量0THEN正品桿伸縮增量=0n1=0j1=1品升ENDIF檢測(cè)正品桿伸縮增量=檢測(cè)正品桿伸縮增量-1檢測(cè)正品桿伸縮增量=-50

17、ENDIF傳送帶啟停=1檢測(cè)工件=0傳送帶啟停1=0傳送帶啟停2=1ENDIFIFj1=1THEN正品桿旋轉(zhuǎn)增量=正品桿旋轉(zhuǎn)增量-1旋IF正品桿旋轉(zhuǎn)增量0THEN正品桿旋轉(zhuǎn)增量=0j1=0k1=1ENDIF檢測(cè)正品桿旋轉(zhuǎn)增量=檢測(cè)正品桿旋轉(zhuǎn)增量-1IF檢測(cè)正品桿旋轉(zhuǎn)增量-8THEN檢測(cè)正品桿旋轉(zhuǎn)增量=-8ENDIF傳送帶啟停=1檢測(cè)工件=0傳送帶啟停1=0傳送帶啟停2=1IFi1=1THENENDIFIFk1=1THEN正品桿伸縮增量=正品桿伸縮增量+1IF正品桿伸縮增量25THEN正品桿伸縮增量=25正品氣爪增量=正品氣爪增量-0.5降IF正品氣爪增量0THEN正品氣爪增量=0k1=0i1=

18、1ENDIFENDIF檢測(cè)正品桿伸縮增量=檢測(cè)正品桿伸縮增量+1IF檢測(cè)正品桿伸縮增量-25THEN檢測(cè)正品桿伸縮增量=-25ENDIF傳送帶啟停=1檢測(cè)工件=0傳送帶啟停1=0傳送帶啟停2=1ENDIF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=0IF正品桿伸縮增量50THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01=50檢測(cè)工件=1ENDIF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0230THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02=30傳送帶旋轉(zhuǎn)增量1=0endif傳送帶啟停2=0endifIF(i=1ORj=1)AND(傳送帶旋轉(zhuǎn)增量270OR傳送帶旋轉(zhuǎn)增量324)THEN當(dāng)正次機(jī)械手動(dòng)作時(shí)，新料在帶上的水平運(yùn)動(dòng)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+2IF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0150THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量01=50檢測(cè)工件=1ENDIF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022+2IF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量02230THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量022=30endif傳送帶啟停2=0endifIF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量0229THEN顯示檢測(cè)工件=1endifIF傳送帶旋轉(zhuǎn)增量2165AND傳送帶旋轉(zhuǎn)增量2195THEN傳送帶旋轉(zhuǎn)增量=傳送帶旋轉(zhuǎn)增量+1傳送帶輪旋轉(zhuǎn)endif5.3限位開(kāi)