毕业设计机械手自动分拣监控系统仿真.docx

毕业设计机械手自动分拣监控系统仿真.docx

《毕业设计机械手自动分拣监控系统仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计机械手自动分拣监控系统仿真.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

毕业设计机械手自动分拣监控系统仿真

毕业设计说明书

专业机电一体化技术

班级

姓名

学号

指导教师

二年十二月

2011届毕业设计（论文）任务书

设计题忖：

基于组态软件MCGS的机械手自动分拣监控系统仿真

设计条件：

要求利用组态软件MCGS仿真满足控制要求的机械手自动分拣监控系统的运行过程。

设计任务：

机械手分拣系统主要山三个机械手和一条传送带组成，三个机械手的功能分别是上料，正品捡拾和次品捡拾，在每个机械手旁边都有料盒，上料机械手按照一定要求将待分拣产品放在传送带上，分拣机械手是按照检测结果将产品分类，分别放入各自身旁的料盒中，传送带按一定速度运转，其上安装三个间隔相同的位置传感器，第一个位置传感器旁装有产品质量传感器，用来判断到来的产品是否合格，第二个和第三个位置传感器分别放置在两个分拣机械手附近，当传感器感应到产品到时可发出信号驱动相应的机械手动作。

控制要求如下：

1.传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停滞状态，其他时间连续运转。

2.初始时，传送带停止，上料机械手实现上料操作，完成后启动传送带；当产品运行到位置传感器1时，传送带停止，进行产品质量检测，判断是否合格，同时上料机械手再上料,完成后启动传送带。

3.两个产品同时分别到达位置传感器1和位置传感器2,传送带停止,系统判断位置传感器2处的产品是否合格，如合格驱动正品机械手动作，如不合格，正品机械手不动作，等该产品到达位置传感器3时次品机械手动作，位置传感器1处的产品接受质量检测，记录该产品的质量信息，同时上料机械手再进行上料，完成后启动传送带。

毕业设计（论文）内容包括：

1）组态监控画面的设计及实时数据库的构建。

2）脚本程序的设计思路及流程图。

3）脚本软件的编程及设计要求的实现。

起止日期：

2010年月日一2010年月日（共周）

指导教师：

赵建伟

审核（教研室主任）：

批准（系主任）：

设计评语:

指导教师签字:

答辩：

考核组长:

总成绩:

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于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。

MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。

MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突岀特点。

组态（Configuration）为模块化任意组合。

关键词：

MCGS组态

第一章绪论6

第二章机械手分拣系统的功能要求7

第三章机械手分拣系统的总体设计方案8

3.1组态画面的设计8

3.1.1机械手画而的设计思路8

3.1.2传送带动画的设计思路10

3.1.3检传感器动画的设计思路10

3.2系统的工作流程11

3.3控制系统的组成13

第四章设计思路14

4.1机械手分拣系统控制流程图14

4.2气爪张开控制流程图19

4.3实时数据库20

第五章程序设计21

5.1正品机械手分拣控制程序21

5.2止次品机械动作时，新料水平移动程序26

5.3限位开关控制程序28

致谢31

参考文献32

第一章绪论

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于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。

MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。

通用组态软件主要特点有：

（1）延续性和可扩充性。

当现场（包括•硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；

（2）封装性（易学易用）。

通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；

（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/ODriver.开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程。

第二章机械手分拣系统的功能要求

1.传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停滞状态，其他时间连续运转。

2.初始时，传送带停止，上料机械手实现上料操作，完成后启动传送带;当产品运行到位置传感器1时，传送带停止，进行产品质量检测，判断是否合格，同时上料机械手再上料，完成后启动传送带。

3.两个产品同时分别到达位置传感器1和位置传感器2,传送带停止，系统判断位置传感器2处的产品是否合格，如合格驱动正品机械手动作，如不合格，正品机械手不动作，等该产品到达位置传感器3时次品机械手动作,位置传感器1处的产品接受质量检测，记录该产品的质量信息，同时上料机械手再进行上料，完成后启动传送带。

第三章机械手分拣系统的总体设计方案

3.1组态画而的设计

新建MCGS工程文件，命名为“机械手分拣控制系统”。

控制系统的画

面是自动运行界而，如下图。

图3-1机械于分拣系统组成结构图

该系统的组成部分多，制作过程较为复杂，按其结构，具体可分为机械手、传送带和质检传感器的制作。

3.1.1机械手画面的设计思路

该系统中有三个机械手，虽然每个机械手的功能不同，但在外形上是一

致的，其中2#和3#机械手是完全一样的，只要制作出其中一个，另一个在此

基础上进行复制即可获得。

而1#机械手只需将己完成的机械手图符施加一个

左右镜像操作便可得出。

因此，需要先出一个机械手图符。

机械手的制作包

括支架和气爪。

机械手的支架如图10・2,

机械手气爪的组成如图10・3。

图3-2机械手的组成部分

图3-3机械手气爪组成部分

图3T伸缩变化的动画连接图

风性设JEj*率移动|垂支粹动碇转功画|

城转动唱逵按

[o3炭迭或的值fo

垠kts转紡庚fa司贬式妁値F

I植致时|确认m|农衲心幣幽州|

图3-6旋转变化的动画连接图

3・1・2传送带动画的设计思路

如下图中所示。

3.1.3检传感器动画的设计思路

质检传感器的制作，绘制2个矩形框和2个圆，将其摆放如图

图3-8检传感器

3.2系统的工作流程

机械手分拣系统主要由三个机械手和一条传送带组成，如图1-1所示。

三个机械手的功能分别是上料、正品拣拾和次品拣拾，在每个机械手旁边都有料盒。

上料机械手按一定要求将待分拣产品放置在传送带上，分拣机械手则是按检查的结果将产品分类，分别放入各自旁边的料盒中。

传送带按要求以一定速度运转，其上安装有三个间隔相同的位置传感器，第一个位置传感器旁装有产品质量检测传感器，用来判断到来的产品是否合格；第二个和第三个位置传感器分别放置在两个分拣机械手附近，当该传感器感应到产品到来时可发出信号以驱动相应机械手动作。

机械手自动分拣系统

图3-9机械于•分拣系统组成结构图

选用的机械手均有四自由度气动机械手，即机械手在工作时可以进行升降、伸缩、旋转和气爪的抓放运动，在升降、伸缩和旋转运动的两个终端各安装有一对限位开关，当机械手运动到某方向的极限位置时，相应限位开关会发出“到达”信息，便可反映出机械手的位置状态，以便其进行下一步的操作。

系统中安装有气缸，机械手的动作由气缸驱动。

为保证系统的正常运行、停止，分拣系统中具有运行和停止控制功能。

每个机械手的受控情况如表1.1所示，传送带的受控情况如图1.2所示。

各传

气爪上升命令气爪下降命令气爪拉伸命令气爪收缩命令气爪正旋命令气爪逆旋命令气爪张命令气爪合命令

传送带启动/停止命

令

3.3控制系统的组成

这是一个程序控制系统，如果以计算机为控制器，其控制系统如表3.3所示。

表3.3机械手分拣控制系统

上料机械手正品分拣机械手次品分拣机械手传送带

由表可以看出，计算机作为控制单元，其输入信号为4个传感器发出的开关量信号以及机械手反馈的状态信息，输出信号则用来控制各个机械手的动作和传送带的运转。

这些是实现机械手分拣系统的必要变量，还需一些支持动画效果的数值型数据对象、使用定时器的相关数据以及反映工作阶段的变量等。

有关传送带的数据有2个，即“传送带启停”和“传送带旋转”，分别是开关型和数值型，无存盘和报警属性。

在实时数据库窗口中，各建一个开关型和数值型对象，将其基本属性设置如图3-10所示，则实现了这两个对象的建立。

第四章设计思路

4.1机械手分拣系统控制流程图

、产品捡拾阶段

上料阶段

1/

、

正胡捡拾阶段

/

Y

仃正品?

上料结束？

1气爪加丿门如成输出控制1

|气爪卜檢M及输常汕|

|气爪收缩动画及输出控制|

|气爪上升动画及输出控制［

|伸出/旋转动则及输出控制|

心咖成输岀控制|

|气爪农丿及输岀控制|

|气爪1：

升动闊及输出控制|

、

1气爪收缩动画及输岀控制1

回缩/旋转动4

皿及输出控制

N

Y

Y

正品捡拾结束?

|伸出/旋转动U

ui及输出控制

币及输出控制|

气爪下降动画及输出控制|

气爪收缩动出

ai及输出控制|

/

气爪上升动曲及输出控制［

|回缩/旋转动曲及输出控制|

气爪下降动皿

M及输出控制|

、

气爪张开动画及输出控制1

、

气爪上升动画及输出挖制［

、

气爪收缩动w

ai及输出控制|

完成

次品捡拾阶段

N

仃次品・

仃正品.

N

|伸H"旋转动曲及输HHVnl］

气爪张开动BS及输出控制|

气爪下降动瓯及输出控制|

气爪收缩动曲及输出控制1

气爪上升动ffii及输出控制|

、

1回缩/旋转动価及输出控制

、

气爪下降动曲及输出控制1

气爪张开动股及输出控制1

、

气爪1:

升动闹及输出控制1

气爪收缩动曲及输出控制1

丫Y

脚本程序:

IFStart=lTHEN

上料杆伸缩增量二上料杆伸缩增量+1

IF上料杆伸缩增量＞25THEN

上料杆伸缩增量=25

上料气爪增量二上料气爪增量+0.5

ENDIF

ENDIF

IF上料气爪增量＞2THEN

上料气爪增量=2

m=l

ENDIF

IFm=lTHEN

Start=0

上料杆伸缩增量二上料杆伸缩增量・1

IF上料杆伸缩增量＜0THEN

上料杆伸缩增量=0

m=0

n=l

ENDIF

料伸缩增量二料伸缩增量-1

IF料伸缩增量＜-25THEN

料伸缩增量=25

ENDIF

ENDIF

IFn=lTHEN

上料杆旋转增量二上料杆旋转增量+1

上料正旋限位开关=1

料旋转增量=料旋转增量+1

IF料旋转增量＞8THEN

料旋转增量=8

ENDIF

IF上料杆旋转增量＞8THEN

上料杆旋转增量=8

n=0

k=l

ENDIF

ENDIF

IFk=lTHEN

上料杆伸缩增量二上料杆伸缩增量+1

IF上料杆伸缩增量＞50THEN

上料杆伸缩增量=50

上料气爪增量二上料气爪增量-0.5

IF上料气爪增量＜0THEN

上料气爪增量=0

k=0

i=l

a=l

ENDIF

ENDIF

料伸缩增量二料伸缩增量+1

IF料伸缩增量＞25THEN

料伸缩增量=25

ENDIF

m=0

ENDIF

IFa=lTHEN

传送带旋转增量二传送带旋转增量+2

IF传送带旋转增量＞50THEN

传送带旋转增量=50

检测工件=1

ENDIF

传送带旋转增量0=传送带旋转增量0+1

IF传送带旋转增量0＞30THEN

传送带旋转增量0=30

a=0

检测工件=1

endif

c=l

传送带启停1=1

ENDIF

IFi=lTHEN

上料杆伸缩增量二上料杆伸缩增量・1

IF上料杆伸缩增量＜0THEN

上料杆伸缩增量=0

i=0

j=l

ENDIF

ENDIF

IFj=lTHEN

检测工件=1

上料杆旋转增量二上料杆旋转增量

IF上料杆旋转增量＜0THEN

上料杆旋转增量=0

j=0

ENDIF

4.2气爪张开控制流程图

C气爪张开控制程序

<

动画效果

7/

I气爪张控制信号淸零

\\/

（［结束

脚本程序：

上料气爪增量二上料气爪增量+0.5

IF上料气爪增量〈2THEN上料气爪增量二2

ENDIF

4.3实时数据库

名字类型注释

紀传送带启停1

开关型

鲂传送带启停2

开关型

紀传送帯启停3

开关型

紀传送带启停4

开关型

約传送带启停5

开关型

詢传送带淀转

数值型用来体现传送带运行的动…

紀传送带漩转增虽

数值型

紀传送帯徒转增…

数值型

紀传送带旋转增…

数值型

紀传送帯旋转增…

数值型

約传送帯旋转增…

数值型

約传送带旋转增…

数值型

紀传送帯谨转增…

数值型

紀传送带旋转增…

数值型

約传送带旋转增…

数值型

御次品

开关型

紀次品杆伸缩增虽

数值型

逍次品杆升降增虽

数值型

詢次品杆旋转增虽

数值型

紀次品降限位开关

开关型

約次品逆徒

开关型

爺次品逆旋转限•••

开关型

紀次品气爪增虽

数值型

約次品伸限位开关

开关型

約次品升降增虽

数值型

紀次品升限位开关

开关型

紀次品缩限位开关

开关型

約次品提料

开关型

紀次品正谨转限…

开关型

紀检测次品杆伸…

数值型

鲂检测次品杆旋…

数值型

詢检测工件

开关型

鲂检测正品杆伸…

数值型

約检测正品杆旋…

数值型

紀料伸缩增虽

数值型

妇料诈转增虽

第五章程序设计

5.1正品机械手分拣控制程序

IF正品=1THEN

传送带旋转增量1二传送带旋转增量1+1传送带旋转增量二传送带旋转增量+1选择完=1

传送带启停1=0

传送带旋转增量02=0

检测工件=0

传送带启停=1

检测正品杆旋转增量=0

检测正品杆伸缩增量=0

传送带启停3=0

正品提料=0

传送带启停4=0

a=0

IF传送带旋转增量>100THEN

传送带旋转增量=100

ENDIF

IF传送带旋转增量1>45THEN

传送带旋转增量1=45

al=l

'旋转

'下降

选择完=0

zl=l

Z2=l

ENDIF

ENDIF

IFal=lTHEN

正品提料=1

正品=0

传送带启停2=1

正品杆旋转增量二正品杆旋转增量+1

IF正品杆旋转增量＞8THEN

正品杆旋转增量=8

ml=l

al=0

ENDIF

传送带启停1=0

检测匸件=0

传送带启停=1

ENDIF

IFml=lTHEN

正品杆伸缩增量二正品杆伸缩增量+1

传送带启停2=1

IF正品杆伸缩增量〉50THEN

正品杆伸缩增量=50

正品气爪增量二正品气爪增量+0.5'爪

IF正品气爪增量＞2THEN

正品气爪增量=2

ml=0

nl=l

ENDIF

ENDIF

传送带启停1=0

检测工件=0

传送带启停=1

ENDIF

IFnl=lTHEN

正品杆伸缩增量二正品杆伸缩增量・1'升

IF正品杆伸缩增量＜0THEN

正品杆伸缩增量=0

nl=0

jl=l

ENDIF

检测正品杆伸缩增量二检测正品杆伸缩增量-1

'品升

检测正品杆伸缩增量=50

ENDIF

传送带启停=1

检测工件=0

传送带启停1=0

传送带启停2=1

ENDIF

IFjl=lTHEN

正品杆旋转增量二正品杆旋转增量・1

IF正品杆旋转增量＜0THEN旋

正品杆旋转增量=0

jl=0

kl=l

ENDIF

检测正品杆旋转增量=检测正品杆旋转增量・1

IF检测正品杆旋转增量＜-8THEN

检测正品杆旋转增量=-8

ENDIF

传送带启停=1

检测匸件=0

传送带启停1=0

传送带启停2=1

IFkl=lTHEN

正品杆伸缩增量二正品杆伸缩增量+1

IF正品杆伸缩增量＞25THEN

正品杆伸缩增量=25

正品气爪增量二正品气爪增量-0.5•降

IF正品气爪增量＜0THEN

正品气爪增量=0

kl=0

il=l

ENDIF

ENDIF

检测正品杆伸缩增量=检测正品杆伸缩增量+1

IF检测正品杆伸缩增量＞25THEN

检测正品杆伸缩增量=25

ENDIF

传送带启停=1

检测工件=0

传送带启停1=0

传送带启停2=1

ENDIF

传送带启停2=0

正品杆伸缩增量二正品杆伸缩增量・1

传送带启停=1

传送带启停1=0

IF正品杆伸缩增量<0THEN

正品杆伸缩增量=0

ENDIF

ENDIF

5.2正次品机械动作时，新料水平移动程序

IFc=lTHEN

传送带启停=1'隐藏料

endif

IFi=lANDKl=lTHEN，当正次机械手动作时，新料在

带上的水平运动

传送带启停3=1

传送带旋转增量01=传送带旋转增量01+2W专送带轮旋转

IF传送带旋转增量01>50THEN

传送带旋转增量01=50

检测工件=1

ENDIF

传送带旋转增量02=传送带旋转增量02+2，工件

IF传送带旋转增量02>30THEN

传送带旋转增量02=30

传送带旋转增量1=0

endif

传送带启停2=0

endif

IF（i=lORj=l）AND（传送带旋转增量2>70OR传送带旋转增量

3>24）THEN'当正次机械手动作时，新料在带上的水平运动

传送带启停4=1

传送带旋转增量01二传送带旋转增量01+2

IF传送带旋转增量01>50THEN

传送带旋转增量01=50

检测工件=1

ENDIF

传送带旋转增量022=传送带旋转增量022+2

IF传送带旋转增量022>30THEN

传送带旋转增量022=30

endif

传送带启停2=0

endif

IF传送带旋转增量02>29THEN显示

检测工件=1

endif

IF传送带旋转增量2>165AND传送带旋转增量2<195THEN传送带旋转增量二传送带旋转增量+1'传送带轮旋转

endif

5.3限位开关控制程序

IF上料杆伸缩增量=0THEN

上料升限位开关=1

上料降限位开关=0

ENDIF

IF上料杆伸缩增量=25OR上料杆伸缩增量=50THEN

上料升限位开关=0

上料降限位开关=1

ENDIF

IF上料杆旋转增量=0THEN

上料正旋限位开关=0

上料逆旋限位开关=1

上料伸限位开关=0

上料缩限位开关=1

ENDIF

IF上料杆旋转增量=8THEN

上料正旋限位开关=1

上料逆旋限位开关=0

上料伸限位开关=1

上料缩限位开关=0

ENDIF

IF正品杆伸缩增量=0THEN

正品升限位开关=1

正品降限位开关=0

ENDIF

IF正品杆伸缩增量=25OR正品杆伸缩增量=50THEN

正品升限位开关=0

正品降限位开关=1

ENDIF

IF正品杆旋转增量=0THEN

正品正旋转限位开关=0

正品逆旋转限位开关=1

正品伸限位开关=0

正品缩限位开关=1

ENDIF

IF正品杆旋转增量=8THEN

正品正旋转限位开关=1

正品逆旋转限位开关=0

正品伸限位开关=1

正品缩限位开关=0

ENDIF

IF次品杆伸缩增量=0THEN

次品升限位开关=1

次品降限位开关=0

ENDIF

IF次品杆伸缩增量=25OR次品杆伸缩增量=50THEN

次品升限位开关=0

次品降限位开关=1

ENDIF

IF次品杆旋转增量=0THEN

次品正旋转限位开关=0

次品逆旋转限位开关=1

次品伸限位开关=0

次品缩限位开关=1

ENDIF

IF次品杆旋转增量=8THEN

次品正旋转限位开关=1

次品逆旋转限位开关=0

次品伸限位开关=1

次品缩限位开关=0

ENDIF

由于设计者知识水平有限，使得设计过程中出现了不少问题，后经查阅资料与指导老师的指正才得以将问题一一解答。

当然由于设计时间仓促，论文中错误与不妥之处也在所难免，恳请各位老师予以指导与谅解。

这次毕业设计中首先要特别感谢的是我们的指导老师*老师，没有*老师的不辞辛苦与耐心帮助，将很难完成这次设计。

其次要感谢的是我的三个合作伙伴，在为期八周的设计过程中正是因为有了他们的密切合作与相互鼓励才得以将设计任务如期完成。

再次向*老师以及我的合作伙伴表示衷心的感谢！

祝：

各答辩老师工作顺利!

参考文献

[1]曹辉。

组态软件技术及应用。

[M].北京：

电子工业出版社，2009.12.