运用组态王软件操作机械手完整.docx

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运用组态王软件操作机械手完整

前言

在当今社会，科学技术发展迅猛，而组态软件在工控自动化领域发展中也得到很快的提高。

由于工业自动化水平的迅速提高，计算机的广泛运用，人们对工业自动化的要求也越来越高。

而组态软件又有延续性和可扩充性，易学易用性和通用性，使得组态软件得到长足的发展。

本设计是运用组态王软件来完成机械手的模拟操作，不仅能够对机械手进行监控，而且能够进行模拟控制。

我们通过模拟机械手画图，做变量，编写程序，来实现机械手的模拟操作。

其中运用动画的效果去模拟机械手的运作，降低了学习的难度，而且可以很大程度上吸收经验，掌握知识。

在接到本次创新实践的任务后，我首先进行了选题。

我选择了利用组态王软件模拟机械手工作的题目。

在进一步学习组态王软件后，我又从各方面收集了机械手的工作原理和过程的相关文件，只有对软件和工作原理充分认识以后，编程以及其他工作才会更顺利。

当然，学习和调试的过程并不是相当的顺利，中间还是出现了很多小插曲，例如编程的失误，动画设计的缺陷等，虽然到最后成功完成，但离不开老师的悉心指导，谢谢老师。

第一章组态软件及组态王软件

1.1组态软件简介

在当今社会，随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，在工控自动化领域中，人们对自动化的要求越来越高，组态软件的发展也是非常迅速的。

组态软件，又称为组态监控软件系统软件。

它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。

它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统以及电气化铁道上又称运动系统。

1.2组态王软件的特点

1.丰富的I/O。

将组态王和驱动程序整合在一起，通用性强，含有多种I／O驱动程序，能与较多的PLC通信，并且通信可靠。

2.报警和事件系统。

组态王报警系统具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。

组态王分布式报警管理提供多种报警管理功能。

包括：

基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。

组态王还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。

报警和事件具有多种输出方式：

文件、数据库、打印机和报警窗，并且可以利用控件等工具轻松浏览和打印报警数据库的内容。

3.安全系统。

组态王采用分级和分区保护的双重保护策略，对新增用户组和安全区管理、999个不同级别的权限和64个安全区形成双重保护，另外组态王能记录程序运行中操作员的所有操作。

第二章机械手的概述

2.1机械手简介

机械手现在已经应用于各行各业中，无论是在工地，港口还是各种各样的生产过程中，都涉及到机械手的操作。

它是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

2.2机械手的组成

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

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2～3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。

同时接收传感器反馈的信息，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。

第三章机械手的总体设计

3.1课程设计的主要内容

1.安装组态王软件，通过课上的学习和查阅图书和上网等途径熟悉所用组态软件的操作，并自己进行简单的程序模拟实验。

2.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。

3.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。

4.进行程序的运行，调试与改进。

第四章机械手的设计过程

4.1数据变量的建立

数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即定义数据变量的过程。

定义数据变量的内容主要包括：

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、I／O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。

建立工程如图4-1所示

4-1建立工程

本设计的数据变量定义如图4-2

4-2数据词典的定义

4.2系统程序的编制

通过定义的数据词典，编制机械手运行的程序，系统的程序如下：

if（\\本站点\启动==1）

{{\\本站点\时间=\\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\向下亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>5&&\\本站点\时间<=10）

{\\本站点\垂直移动=\\本站点\垂直移动-10;\\本站点\垂直移动1=\\本站点\垂直移动1+10;\\本站点\向下亮灯=0;\\本站点\向上亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>10&&\\本站点\时间<=50）

{\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动+10;\\本站点\水平移动1=\\本站点\水平移动1+10;

\\本站点\水平移动2=\\本站点\水平移动2+10;\\本站点\向上亮灯=0;\\本站点\向右亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>50&&\\本站点\时间<=55）

{\\本站点\垂直移动=\\本站点\垂直移动+10;\\本站点\垂直移动1=\\本站点\垂直移动1-10;

\\本站点\向右亮灯=0;\\本站点\向下亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>55&&\\本站点\时间<=60）

{\\本站点\垂直移动=\\本站点\垂直移动-10;\\本站点\向下亮灯=0;\\本站点\向上亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>60）

{\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动-10;\\本站点\水平移动1=\\本站点\水平移动1-10;\\本站点\向上亮灯=0;\\本站点\向左亮灯=1;}

if（\\本站点\时间>100）

{\\本站点\水平移动1=0;\\本站点\时间=0;\\本站点\向左亮灯=0;}}

else{\\本站点\垂直移动=0;\\本站点\垂直移动1=0;\\本站点\启动=0;\\本站点\水平移动=0;\\本站点\水平移动1=0;\\本站点\向上亮灯=0;

\\本站点\向下亮灯=0;

\\本站点\向左亮灯=0;\\本站点\向右亮灯=0;\\本站点\水平移动2=0;}

4.3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，达到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口中的图形对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。

4-3动画连接

4.4最终动画效果

最终实现如下图所示的监控画面。

4-4初始位置

4-5机械手提升重物

4-6机械手带重物右移

4-7机械手下放重物

4-8机械手左移返回

结束语

本设计实现了设计要求，通过组态王软件来实现机械手的运作。

在本次的设计的过程中，通过定义数据词典，机械手的程序编制以及机械手的动画连接，完整的实现了机械手正常运行的目的，并且在设计当中结合自己的思路和自己所想象的动画设计，来完成设计运行的结果。

本设计在通过多次检测和调试。

使得机械手的运行在自己设计的理解范围内。

在这次的设计过程中，我们也出现很多错误，比如程序编写的错误，动画设计的不合理等等，但是通过努力的改正，还是实现了最终目的，以后我们还要继续努力和改进，加强自己的动手能力。

在本次设计的整个过程中，得到了指导老师和同学们的巨大帮助，借此机会向他们表示诚挚的感谢。

虽然这次设计过程中我有许多不懂的东西，但是得到老师和同学的认真帮助和细心讲解但，我们还是学到很多实际的东西，实践能力有所加强。

感谢在百忙之中对我的论文进行评审并提出宝贵意见的老师们！

参考文献

[1]贾贵礼《组态软件控制技术主编》北京理工大学出版社.2007

[2]《组态6.0使用手册》北京亚控科技发展有限公司.2008

[3]王晓根《工业控制组态软件仿真系统中的应用》南通职业大学学报出版.2001

[4]袁秀英《组态控制技术》电子工业出版社.2003

[5]马国华《监控组态软件及其应用清华大学出版社》.2001

[6]莫晓齐、王耀南《组态软件用户图形界面的设计与开发》.2006