基于组态设计机械手正文精品Word文件下载.docx

1、而且，它能充分利用Windows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程序和灵活的组态方式、数据链接功能。第2章 机械手的工作原理机械手主要由手部、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

2、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。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

3、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。机械手在锻造工业中的应用能进一步发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3.1机械手的工作过程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；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；再将机械手上升，如此循环提取物品。机械手工作过程流程如图3-1所示：原始位下降夹紧上升右移 左移 上升 放松 下降

4、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。 本次设计充分运用组态王的仿真功能实现人机的交流，以达到对机械手的控制。第4章 机械手的组态画面设计图4-1 组态画面设计4.1 建立组态工程运行组态环境，在“组态王”工程管理器（ProjManager）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

5、，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”软件的核心部分，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，创建机械手各个变量数据，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IO开关型、IO数值型、IO字符型

6、、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）、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）、传送带（内存离散）。 变量的设置如图：图4-2 变量的设置4.3 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。 设计流程图如图所示：开始伸缩杆下移 1

7、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，上行灯亮右移 10右移时间50，右行灯亮到达最右端 下移 50下移时间55，下行灯亮松开货物 电机灯亮复位图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=本站点时间+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;本站点物体垂直移动=本站点物体垂直移动+10;本站点下行灯=0;本站点上行灯=1;10 &=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=0;本站点右行灯=1

8、;50 &=55）本站点物体垂直移动=本站点物体垂直移动-10;本站点右行灯=0;55 &=60）60）本站点旋转=本站点旋转+1 ;本站点水平移动=本站点水平移动-10;本站点左行灯=1;本站点电机灯亮=1;80）本站点物体水平移动=0;本站点时间=0;本站点左行灯=0;本站点电机灯亮=0;else本站点垂直移动=0;本站点物体垂直移动=0;本站点启动=0;本站点水平移动=0;本站点物体水平移动=0;本站点传送带水平移动=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，达到过程实时监控的目的。组态王实现图形动画设计

9、的主要方法是将用户窗1：3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。（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（5）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总 结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

10、握了解机械手的工作原理、培养自主查找资料，搜索信息的能力、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，调试与改进。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

11、设计、参数变量的设定、程序的编制，运行，调试与改进、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，达到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 北京亚控科技有限公司组态王电子参考手册EZ20032 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20053 Wonderware CorporationIn Touch 70 AdvancedTrainingManualz19984 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