基于PLC、MCGS組態(tài)軟件的機械手控制的設(shè)計

周華莉

摘要：本文針對自動生產(chǎn)過程中機械手運動的情況，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，運用PLC控制和觸摸屏操作及實時監(jiān)控，設(shè)計了具體的MCGS監(jiān)控畫面及動畫連接、運行策略及觸摸屏與FX系列PLC之間的通訊，為自動化生成線中機械手部分提供了一個系統(tǒng)穩(wěn)定的解決方案。

關(guān)鍵詞：PLC MCGS 監(jiān)控

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0024-02

自動化生產(chǎn)在如今人力成本不斷攀升的社會環(huán)境下，正在發(fā)揮越來越重要的作用。機械手是自動化生產(chǎn)的主要實現(xiàn)形式，其性能上的穩(wěn)定性和可靠性，使機械手得以在制造業(yè)廣泛運用，這樣既能減輕作業(yè)員的疲勞強度，又能獲得更高的生產(chǎn)效率，并使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定可靠。機械手的核心部分是控制系統(tǒng)，機械手的性能，主要由控制系統(tǒng)決定。本文設(shè)計了一個機械手控制系統(tǒng)，采用PLC控制，并通過工控組態(tài)軟件，可以對機械手的運行狀態(tài)進行監(jiān)視并遠程控制，可運用到工廠生產(chǎn)線上，用機械手取代人工進行大量重復(fù)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。

1 控制要求

機械手工作現(xiàn)場是不斷將工件由一處搬運到另一處。機械手有上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺；夾緊、放松幾個動作，其中上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺由雙二位五通雙控電磁閥控制，夾緊、放松由二位五通單控電磁閥控制，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。當(dāng)機械手在原位（上限、左限、后限位置）時，按下啟動按鈕，機械手的動作順序如下：伸出→下降→夾緊→上升→縮回→右擺→伸出→放松→上升→縮回→左擺→原位，監(jiān)控系統(tǒng)要求通過畫面實時顯示機械手現(xiàn)場工作狀態(tài)。

2 機械手系統(tǒng)的設(shè)計

本文機械手系統(tǒng)是一個硬件和軟件的綜合系統(tǒng)，因此必須綜合考慮硬件、軟件特點以及兩者之間的相互作用關(guān)，才能使系統(tǒng)更好的工作。

2.1 硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)的運行由CPU控制，通過RS422串口觸摸屏與PLC進行通訊，信號傳遞給CPU，CPU根據(jù)輸入信號控制工作運行機構(gòu)的狀態(tài)，對運行機構(gòu)狀態(tài)的改變又通過傳感器返回給輸入模塊，構(gòu)成一個控制。

本設(shè)計PLC選用日本三菱公司的FX2N-48MR型號的產(chǎn)品。觸摸屏選用昆侖通態(tài)TPC1062K型號的產(chǎn)品。

2.2 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 程序設(shè)計

GX Developer是三菱PLC的編程軟件。可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。程序采用梯形圖編寫，利用GX Simulator Version 6仿真軟件，進行模擬調(diào)試程序，方便設(shè)計者及時修改。根據(jù)實際情況設(shè)計系統(tǒng)流程如圖1所示。

此系統(tǒng)具有自動運行和單步運行，在觸摸屏上按啟動按鈕后選擇自動或者單步運行按鈕進入相應(yīng)的工作模式，自動運行和單步運行梯形圖如圖2所示。

2.2.2 觸摸屏軟件

MCGS通用版6.8軟件提供多種控制器件和功能組件及工控曲線，能組合實現(xiàn)各種顯示和控制功能。觸摸屏軟件設(shè)計分為界面設(shè)計和信息連接，具體設(shè)計分為以下部分：

（1）人機對話界面：界面組態(tài)具體包括輸入/輸出組態(tài)，功能鍵組態(tài)、指示組態(tài)（包含文本顯示組態(tài)，各種指示燈組態(tài)），根據(jù)實際需要設(shè)計不同的畫面。在觸摸屏界面結(jié)構(gòu)圖中，下級界面設(shè)有返回上級界面的按鈕，在同級界面中都設(shè)有同級界面切換按鈕。

（2）通信功能：設(shè)置通訊參數(shù)實現(xiàn)觸摸屏與PLC直接的通信。同時通過變量觸摸屏的組態(tài)功能與PLC建立聯(lián)系，實現(xiàn)觸摸屏敏感元件對PLC參數(shù)的輸入，實時顯示PLC當(dāng)前值及報警信號。

（3）觸摸屏功能介紹：T1、T2、T3基準溫度根據(jù)需要可以通過觸摸屏設(shè)置改變；系統(tǒng)啟動界面上設(shè)置有啟動按鈕、暫停、停止按鈕，啟動按鈕用于系統(tǒng)的自動運行，暫停按鈕用于暫時停止系統(tǒng)，當(dāng)再次按下運行按鈕系統(tǒng)恢復(fù)自動運行狀態(tài)。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止。在運行過程中界面實時監(jiān)控運行狀態(tài)；當(dāng)運行中出現(xiàn)故障，則在觸摸屏上彈出故障顯示界面同時報警燈報警，故障排除后按下解除故障繼續(xù)運行按鈕，系統(tǒng)繼續(xù)運行，界面返回監(jiān)控界面。

根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計各個功能的操作界面，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 結(jié)語

本設(shè)計利用觸摸屏PLC實現(xiàn)了對機械手的自動控制，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)定，充分發(fā)揮了PLC運行穩(wěn)定，觸摸屏操作界面友好的特點，大大提高了生產(chǎn)效率，改善了工人工作環(huán)境，很好的滿足了客戶的要求。

參考文獻

[1]MITSUBISHI公司.FX2N希系列微型可編程控制器使用手冊.

[2]肖威，李慶海.PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[3]褚淵博，唐云龍.PLC、觸摸屏仿真軟件在交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（1）：82-87.

[4]張還.三菱Fx系列PLC設(shè)計與開發(fā)-原理、應(yīng)用與實訓(xùn)[M].北京：機械工業(yè)出版社.

摘要：本文針對自動生產(chǎn)過程中機械手運動的情況，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，運用PLC控制和觸摸屏操作及實時監(jiān)控，設(shè)計了具體的MCGS監(jiān)控畫面及動畫連接、運行策略及觸摸屏與FX系列PLC之間的通訊，為自動化生成線中機械手部分提供了一個系統(tǒng)穩(wěn)定的解決方案。

關(guān)鍵詞：PLC MCGS 監(jiān)控

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0024-02

自動化生產(chǎn)在如今人力成本不斷攀升的社會環(huán)境下，正在發(fā)揮越來越重要的作用。機械手是自動化生產(chǎn)的主要實現(xiàn)形式，其性能上的穩(wěn)定性和可靠性，使機械手得以在制造業(yè)廣泛運用，這樣既能減輕作業(yè)員的疲勞強度，又能獲得更高的生產(chǎn)效率，并使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定可靠。機械手的核心部分是控制系統(tǒng)，機械手的性能，主要由控制系統(tǒng)決定。本文設(shè)計了一個機械手控制系統(tǒng)，采用PLC控制，并通過工控組態(tài)軟件，可以對機械手的運行狀態(tài)進行監(jiān)視并遠程控制，可運用到工廠生產(chǎn)線上，用機械手取代人工進行大量重復(fù)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。

1 控制要求

機械手工作現(xiàn)場是不斷將工件由一處搬運到另一處。機械手有上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺；夾緊、放松幾個動作，其中上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺由雙二位五通雙控電磁閥控制，夾緊、放松由二位五通單控電磁閥控制，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。當(dāng)機械手在原位（上限、左限、后限位置）時，按下啟動按鈕，機械手的動作順序如下：伸出→下降→夾緊→上升→縮回→右擺→伸出→放松→上升→縮回→左擺→原位，監(jiān)控系統(tǒng)要求通過畫面實時顯示機械手現(xiàn)場工作狀態(tài)。

2 機械手系統(tǒng)的設(shè)計

本文機械手系統(tǒng)是一個硬件和軟件的綜合系統(tǒng)，因此必須綜合考慮硬件、軟件特點以及兩者之間的相互作用關(guān)，才能使系統(tǒng)更好的工作。

2.1 硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)的運行由CPU控制，通過RS422串口觸摸屏與PLC進行通訊，信號傳遞給CPU，CPU根據(jù)輸入信號控制工作運行機構(gòu)的狀態(tài)，對運行機構(gòu)狀態(tài)的改變又通過傳感器返回給輸入模塊，構(gòu)成一個控制。

本設(shè)計PLC選用日本三菱公司的FX2N-48MR型號的產(chǎn)品。觸摸屏選用昆侖通態(tài)TPC1062K型號的產(chǎn)品。

2.2 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 程序設(shè)計

GX Developer是三菱PLC的編程軟件。可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。程序采用梯形圖編寫，利用GX Simulator Version 6仿真軟件，進行模擬調(diào)試程序，方便設(shè)計者及時修改。根據(jù)實際情況設(shè)計系統(tǒng)流程如圖1所示。

此系統(tǒng)具有自動運行和單步運行，在觸摸屏上按啟動按鈕后選擇自動或者單步運行按鈕進入相應(yīng)的工作模式，自動運行和單步運行梯形圖如圖2所示。

2.2.2 觸摸屏軟件

MCGS通用版6.8軟件提供多種控制器件和功能組件及工控曲線，能組合實現(xiàn)各種顯示和控制功能。觸摸屏軟件設(shè)計分為界面設(shè)計和信息連接，具體設(shè)計分為以下部分：

（1）人機對話界面：界面組態(tài)具體包括輸入/輸出組態(tài)，功能鍵組態(tài)、指示組態(tài)（包含文本顯示組態(tài)，各種指示燈組態(tài)），根據(jù)實際需要設(shè)計不同的畫面。在觸摸屏界面結(jié)構(gòu)圖中，下級界面設(shè)有返回上級界面的按鈕，在同級界面中都設(shè)有同級界面切換按鈕。

（2）通信功能：設(shè)置通訊參數(shù)實現(xiàn)觸摸屏與PLC直接的通信。同時通過變量觸摸屏的組態(tài)功能與PLC建立聯(lián)系，實現(xiàn)觸摸屏敏感元件對PLC參數(shù)的輸入，實時顯示PLC當(dāng)前值及報警信號。

（3）觸摸屏功能介紹：T1、T2、T3基準溫度根據(jù)需要可以通過觸摸屏設(shè)置改變；系統(tǒng)啟動界面上設(shè)置有啟動按鈕、暫停、停止按鈕，啟動按鈕用于系統(tǒng)的自動運行，暫停按鈕用于暫時停止系統(tǒng)，當(dāng)再次按下運行按鈕系統(tǒng)恢復(fù)自動運行狀態(tài)。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止。在運行過程中界面實時監(jiān)控運行狀態(tài)；當(dāng)運行中出現(xiàn)故障，則在觸摸屏上彈出故障顯示界面同時報警燈報警，故障排除后按下解除故障繼續(xù)運行按鈕，系統(tǒng)繼續(xù)運行，界面返回監(jiān)控界面。

根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計各個功能的操作界面，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 結(jié)語

本設(shè)計利用觸摸屏PLC實現(xiàn)了對機械手的自動控制，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)定，充分發(fā)揮了PLC運行穩(wěn)定，觸摸屏操作界面友好的特點，大大提高了生產(chǎn)效率，改善了工人工作環(huán)境，很好的滿足了客戶的要求。

參考文獻

[1]MITSUBISHI公司.FX2N希系列微型可編程控制器使用手冊.

[2]肖威，李慶海.PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[3]褚淵博，唐云龍.PLC、觸摸屏仿真軟件在交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（1）：82-87.

[4]張還.三菱Fx系列PLC設(shè)計與開發(fā)-原理、應(yīng)用與實訓(xùn)[M].北京：機械工業(yè)出版社.

摘要：本文針對自動生產(chǎn)過程中機械手運動的情況，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，運用PLC控制和觸摸屏操作及實時監(jiān)控，設(shè)計了具體的MCGS監(jiān)控畫面及動畫連接、運行策略及觸摸屏與FX系列PLC之間的通訊，為自動化生成線中機械手部分提供了一個系統(tǒng)穩(wěn)定的解決方案。

關(guān)鍵詞：PLC MCGS 監(jiān)控

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0024-02

自動化生產(chǎn)在如今人力成本不斷攀升的社會環(huán)境下，正在發(fā)揮越來越重要的作用。機械手是自動化生產(chǎn)的主要實現(xiàn)形式，其性能上的穩(wěn)定性和可靠性，使機械手得以在制造業(yè)廣泛運用，這樣既能減輕作業(yè)員的疲勞強度，又能獲得更高的生產(chǎn)效率，并使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定可靠。機械手的核心部分是控制系統(tǒng)，機械手的性能，主要由控制系統(tǒng)決定。本文設(shè)計了一個機械手控制系統(tǒng)，采用PLC控制，并通過工控組態(tài)軟件，可以對機械手的運行狀態(tài)進行監(jiān)視并遠程控制，可運用到工廠生產(chǎn)線上，用機械手取代人工進行大量重復(fù)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。

1 控制要求

機械手工作現(xiàn)場是不斷將工件由一處搬運到另一處。機械手有上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺；夾緊、放松幾個動作，其中上升、下降；伸出、縮回；左擺、右擺由雙二位五通雙控電磁閥控制，夾緊、放松由二位五通單控電磁閥控制，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。當(dāng)機械手在原位（上限、左限、后限位置）時，按下啟動按鈕，機械手的動作順序如下：伸出→下降→夾緊→上升→縮回→右擺→伸出→放松→上升→縮回→左擺→原位，監(jiān)控系統(tǒng)要求通過畫面實時顯示機械手現(xiàn)場工作狀態(tài)。

2 機械手系統(tǒng)的設(shè)計

本文機械手系統(tǒng)是一個硬件和軟件的綜合系統(tǒng)，因此必須綜合考慮硬件、軟件特點以及兩者之間的相互作用關(guān)，才能使系統(tǒng)更好的工作。

2.1 硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)的運行由CPU控制，通過RS422串口觸摸屏與PLC進行通訊，信號傳遞給CPU，CPU根據(jù)輸入信號控制工作運行機構(gòu)的狀態(tài)，對運行機構(gòu)狀態(tài)的改變又通過傳感器返回給輸入模塊，構(gòu)成一個控制。

本設(shè)計PLC選用日本三菱公司的FX2N-48MR型號的產(chǎn)品。觸摸屏選用昆侖通態(tài)TPC1062K型號的產(chǎn)品。

2.2 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 程序設(shè)計

GX Developer是三菱PLC的編程軟件。可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。程序采用梯形圖編寫，利用GX Simulator Version 6仿真軟件，進行模擬調(diào)試程序，方便設(shè)計者及時修改。根據(jù)實際情況設(shè)計系統(tǒng)流程如圖1所示。

此系統(tǒng)具有自動運行和單步運行，在觸摸屏上按啟動按鈕后選擇自動或者單步運行按鈕進入相應(yīng)的工作模式，自動運行和單步運行梯形圖如圖2所示。

2.2.2 觸摸屏軟件

MCGS通用版6.8軟件提供多種控制器件和功能組件及工控曲線，能組合實現(xiàn)各種顯示和控制功能。觸摸屏軟件設(shè)計分為界面設(shè)計和信息連接，具體設(shè)計分為以下部分：

（1）人機對話界面：界面組態(tài)具體包括輸入/輸出組態(tài)，功能鍵組態(tài)、指示組態(tài)（包含文本顯示組態(tài)，各種指示燈組態(tài)），根據(jù)實際需要設(shè)計不同的畫面。在觸摸屏界面結(jié)構(gòu)圖中，下級界面設(shè)有返回上級界面的按鈕，在同級界面中都設(shè)有同級界面切換按鈕。

（2）通信功能：設(shè)置通訊參數(shù)實現(xiàn)觸摸屏與PLC直接的通信。同時通過變量觸摸屏的組態(tài)功能與PLC建立聯(lián)系，實現(xiàn)觸摸屏敏感元件對PLC參數(shù)的輸入，實時顯示PLC當(dāng)前值及報警信號。

（3）觸摸屏功能介紹：T1、T2、T3基準溫度根據(jù)需要可以通過觸摸屏設(shè)置改變；系統(tǒng)啟動界面上設(shè)置有啟動按鈕、暫停、停止按鈕，啟動按鈕用于系統(tǒng)的自動運行，暫停按鈕用于暫時停止系統(tǒng)，當(dāng)再次按下運行按鈕系統(tǒng)恢復(fù)自動運行狀態(tài)。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止。在運行過程中界面實時監(jiān)控運行狀態(tài)；當(dāng)運行中出現(xiàn)故障，則在觸摸屏上彈出故障顯示界面同時報警燈報警，故障排除后按下解除故障繼續(xù)運行按鈕，系統(tǒng)繼續(xù)運行，界面返回監(jiān)控界面。

根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計各個功能的操作界面，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 結(jié)語

本設(shè)計利用觸摸屏PLC實現(xiàn)了對機械手的自動控制，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)定，充分發(fā)揮了PLC運行穩(wěn)定，觸摸屏操作界面友好的特點，大大提高了生產(chǎn)效率，改善了工人工作環(huán)境，很好的滿足了客戶的要求。

參考文獻

[1]MITSUBISHI公司.FX2N希系列微型可編程控制器使用手冊.

[2]肖威，李慶海.PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[3]褚淵博，唐云龍.PLC、觸摸屏仿真軟件在交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（1）：82-87.

[4]張還.三菱Fx系列PLC設(shè)計與開發(fā)-原理、應(yīng)用與實訓(xùn)[M].北京：機械工業(yè)出版社.