机械手可编程控制器创新实验报告.docx
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机械手可编程控制器创新实验报告
（勤奋、求是、创新、奉献）
实验研究报告
实验名称：
基于组态软件的机械手控制
姓名与学号：
011108224任文甲，011108231许登勇
班级：
0111082
实验日期：
2011.12.12——2011.12.17
指导教师:
范小兰
成绩：
一、实验目的
1．了解三菱系列FX2N-48MR可编程控制器的操作系统，熟悉FX2N-48MR系列指令。
2．通过用可编程控制器实现对机械手的控制，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
3．通过基于PLC的机械手控制在组态软件中的实现，熟悉PC机与PLC的通信硬件设备和组态软件MCGS的应用。
二、实验要求
1．熟悉FX2N-48MR可编程控制器的操作系统，掌握常用指令的编程方法，掌握步进指令的用法。
2．熟悉PC机与PLC的通信硬件设备和组态软件MCGS的应用。
3．对照实验内容要求，完成设计项目。
三、实验主要仪器设备
1．THPLC-A型三菱微型可编程控制器实验装置
2．组态软件MCGS
四、实验要求
1.利用PLC实现对机械手动作的模拟控制。
实验要求：
本实验是将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反的线圈通电为止。
另外，夹紧／放松由单线圈二位电磁推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，限位开关用按钮开关来模拟，所以在实验中应为点动。
电磁阀和原位指示灯用发灯用发光二极管来模拟。
本实验的启动状态应为原位，它的工作过程如图所示，在八个动作，即为：
2．应用组态软件MCGS实现对机械手的控制。
五、实验面板
图5-1
（2）输入输出端
输
入
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SB2
输
出
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
HL
X0
X1
X2
X3
X4
X5
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y6
（3）机械手输入输出动作逻辑关系
位置
输入
输出
状态指示
X4
X2
X1
X3
原位M10
左限位SQ4
上限位SQ2
HL灯亮
Y5
下降M11
左限位SQ4
驱动下降YV1阀
Y0
夹紧M12
左限位SQ4
下限位SQ1
驱动夹紧YV2阀
Y1
上升M13
左限位SQ4
驱动上升YV3阀
Y2
右移M14
左限位SQ4
上限位SQ2
驱动右移YV4阀
Y3
下降M15
右限位SQ3
驱动下降YV1阀
Y0
放松M16
下限位SQ1
右限位SQ3
驱动夹紧／YV2阀
Y1
上升M17
右限位SQ3
驱动上升YV3阀
Y2
左移M18
上限位SQ2
右限位SQ3
驱动左移YV5阀
Y4
原位M10
左限位SQ4
上限位SQ2
HL灯亮
Y5
六、实验方案
1．关于PLC和MCGS
（1）PLC（ProgrammableLogicController），是可编程逻辑控制器。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。
PLC具有以下鲜明的特点：
（1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
（3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
（2）MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，监视与控制通用系统）是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。
具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。
用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
2．设计思路
先熟悉机械手动作模拟模板，了解其各部分工作情况及过程时序，分析运动，结合步进指令的设计方法和功能实现，首先根据机械手动作逻辑分配PLC输入输出接口，进而画出顺序流程图并将其转化为梯形图，在电脑的三菱系列FX2N-48MR可编程控制器的操作系统中依据其编写原则输入梯形图，然后在MCGS组态环境中设计相关图形，相关窗口的配置，最后进行组态模拟。
3．各灯波形图
七、实验步骤
1．输入、输出接线
输
入
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
输
出
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
HL
X0
X1
X2
X3
X4
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
2．顺序图
3．梯形图
4．输入程序、调试程序直至正确无误。
先按照I/O分配连接好线路，打开PLC电源，将开关打到“stop”状态，在梯形图界面进行转换，点击菜单栏“在线”进行PLC写入，然后把开关打到“run”，操作各个拨码开关，观察各个灯的显示情况。
5.MCGS设计
1）实时数据库
新增对象——设置名称和类型
2）用户窗口
根据工具箱提供的图库和形象性绘制组态图形——进行属性设置，将所有的元件都设置好
3）设备窗口
设备工具箱——添加设备——基本属性——设置内部属性——通道连接
6．利用组态软件与PLC通信
进入组态运行环境——根据要求进行操作，观察显示效果
8、实验结果
在PLC在线和“run”状况下，根据机械手动作顺序操作各开关，观察到各灯的亮、灭情况，结果达到实验预期要求。
做完后，在MCGS组态环境里进行组态，也达到实验要求。
九、实验体会（概述实验碰到的问题和解决的办法，实验的收获）
在整个实验的过程中，我们遇到了很多问题，老师的指导和自己的思考，查阅资料并结合实际操作，基本上都得到了很好的解决。
对于机械手的整个运动的过程，刚开始有一点理解不怎么合理，总是想当然的因为他应该那样动作，通过老师的解释，才有了更深的理解，并将其与控制程序联系起来。
PLC编程时也遇到了很到问题，主要是因为课程都是很久以前学的了，基本上都没怎么用，所以刚开始感觉很棘手，重新把以前的课本找出来看，慢慢的找回一些东西。
在编程中，我们用的是步进指令，对于步进指令的开始和结束条件，特别是转移条件用了很长的时间才理解清楚并能应用，还有就是我们在软件程序编制中，感觉不熟，有的时候根本不知道要用的元器件符号在哪里、应该怎么用和收入；另外就是关于那个输出软元件Y在程序中是直接输出还是用置位、复位，都不清楚，所以就是一个一个的试，最后才确定所使用的输出方式；因为是步进指令，在结束的时候还要用到RET指令作为返回，但是我们把他给忘了，运行程序的时候就是不行，经老师的提醒，才把它加上去。
在处理程序中输入元件的串联，以及启动开关输入在程序中的位置也与到了问题，通过不断的思考和程序修改、调试，在老师的耐心讲解和指导下，一步一步地，我们把程序不断的完善，达到了实验的预期要求。
由于以前根本没有接触过组态软件MCGS，所以听到老师说要做的时候，感觉任务量很大，怀疑我们是不是有能力继续做下去，在老师降低要求的情况，并且在实验中不断鼓励我们和给予帮助，通过我们的能力，做的结果基本上达到了要求。
期间遇到的问题，比前面的问题多了很多很多，刚开始画图都比较方便，到后面就不顺利了，问题接连不断。
在用户窗口中，对于图像的属性进行设置时，像动画连接里很多东西都不怎么东，只是在不断的探索中逐渐地设计好的。
在设备窗口进行组态设备配置是出的问题在我看来应该是我们遇到的最多也是最难的，找来找去总是找不到需要的东西，在这过程中老师还联系了北京昆仑公司，咨询相关的关于设备设置的信息，后来还重新安装了一遍组态软件，设备属性设置时，里面的基本属性和通道连接我们也进行了很多的探索和尝试，一方面学习软件自带的帮助文件，另一方面逐个的进行试探，慢慢地得到了更好的结果。
最后，当屏幕上显示满足我们实验要求的结果时，我们心里无比的高兴，经过这么长时间的努力，终于有了回报。
在整个实验过程中，老师给予我们很多的帮助，她一方面催促我们要抓紧时间做实验，另一方面在实验室和我们一起，细心、耐心的指导。
如果没有老师的指导和帮助，我们是不会这么快、这么顺利的完成实验的。
通过这次创新实验，我们从中学到了很多的东西，不断的学习新知识，积极思考，根据问题的情况慢慢修改直至正确，懂得有效利用时间等很多东西学到不少，在此过程中自身的很多方面也得到了提高。
这次实验不仅仅是一次实验而已，更是一次锻炼、一种提高。
一十、参考文献
1.王兆义等主编.小型可编程控制器实用技术.北京：
机械工业出版社.2006
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