运用组态王软件操作机械手

摘要IIII-•: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II!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II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!I组态软件得到长足的发展。I1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I1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II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，装装而且可以很大程度上吸收经验，掌握知识。III［关键词］组态王，模拟控制，机械手订IAbstractIIIII!-Intodayssociety,therapiddevelopmentofscienceandtechnology,andII-1configurationsoftwareinthefieldofindustrialautomationhasalsobeen:IIiimproved.SoonWiththeindustrialautomationlevelofincreasingquickly,IIi!thecomputeriswidelyused,thepeopletotherequirementsofindustrialIIiautomationmoreandmoreisalsohigh.AndtheconfigurationsoftwareandI>1T1•T•J」..1J•T•J1r*•J•icontinuityandscalability,easytouseandversatility,makeconfigurationIIIIisoftwaregetconsiderabledevelopment.装iThisdesignistousekingviewtocompletethesimulationoftheIIimanipulator,cannotonlywassubjectedtooperate,andbeabletomonitorIi■simulatecontrol.Wethroughthesimulationmanipulatordrawing,dovariables,!〜-s’II订program,torealizethesimulationofthemanipulatoroperation.TheIIII__iapplicationofanimationtosimulatetheeffectofthemanipulatoroperation,IIi:andtoreducethelearningdifficulties,butalsocanlargelyabsorbingI!•j1T1；experience,masterknowledge.线；[KeyWords]Configurationking,simulationcontrol,manipulator摘要1TOC\o"1-5"\h\z摘要1Abstract2\o"CurrentDocument"第一章引言4\o"CurrentDocument"1.1组态软件的架构划分4\o"CurrentDocument"1.2其中必备的典型组建5\o"CurrentDocument"1.3组态王软件的特点6\o"CurrentDocument"第二章机械手的概述7\o"CurrentDocument"2.1机械手简介7\o"CurrentDocument"2.2机械手的组成7\o"CurrentDocument"2.3机械手的分类8\o"CurrentDocument"第三章机械手的总体设计9\o"CurrentDocument"3.1课程设计目的9\o"CurrentDocument"3.2主要任务9\o"CurrentDocument"3.3课程设计的主要内容9\o"CurrentDocument"第四章机械手的设计过程10\o"CurrentDocument"4.1数据变量的建立10\o"CurrentDocument"4.2系统程序的编制11\o"CurrentDocument"4.3动画连接12\o"CurrentDocument"4.4机械手的运行15\o"CurrentDocument"结论16\o"CurrentDocument"致谢17\o"CurrentDocument"参考文献18

第一章引言摘要1IIIIIIi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Iii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。IIi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Iii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Ii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IIi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、化工等领域的数据装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ii统。IIii对于组态软件，它的结构划分有多种标准，这里是以使用软件的工作阶段和软件i订体系的成员构成两种标准讨论其体系结构：ii1.1组态软件的结构划分IIIIii(1)以使用软件的工作阶段划分线i也可以说是按照系统结构划分，从总体上讲，组态软件是由两大部分构成的，系-i统开发环境：是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行IIi应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生i成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。i系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程Ii序等。系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实Ii时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运Ii行程序等。组态软件支持在线组态技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。自动化工程设计工程师最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程项目。(2)按照成员构成划分组态软件因为其功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。

1.2其中必备的典型组件IIIIi(1)应用程序管理器IIIIi应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专ii用管理工具。在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下ii面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要引用以往成功应用项目中的部分Ii组态成果(如画面)；经常需要迅速了解计算机中保存了哪些应用项目。虽然这些要Ii求可以用手工方式实现，但效率低下，极易出错。有了应用程序管理器的支持，这些Ii操作将变得非常简单。I装i(2)图形界面开发程序-:是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形IIi系统生成工作所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目I订标应用系统，供图形运行环境运行时使用。IIi(3)图形界面运行程序Ii在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投:...线入实时运仃。i(4)实时数据库系统组态程序Ii有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能，因而不具备完整!i的实时数据库系统。目前比较先进的组态软件(如力控等)都有独立的实时数据库组Ii件，以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据Ii库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关Ii的各种参数。Ii(5)实时数据库系统运行程序IIi在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。(6)I/O驱动程序是组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPCClient是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通讯。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，I!!而OPCClient则多数单独存在。I!一一一一|1.3组态王软件的特点IIII!(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，II能与较多的PLC通信，并且通信可靠。!i(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I1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、II1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。装I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：-I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III库的内容。I订(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II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I1行中操作员的所有操作。线I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。2.3机械手的分类在现有的各行各业中，机械手的种类繁多，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。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。第三章机械手的总体设计IIIII!i3.1课程设计目的!IIIii1.熟悉并熟练掌握组态王软件的功能和特点；IIIi2.掌握组态王软件的系统构成；IIIIi3.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解机械手的工作原理；IIIii4.培养自主查找资料，收索信息的能力；II装i5.培养实践动手能力与合作精神。IIi3.2主要任务!IIIi订1.了解机械手的控制要求。IIi2.确定系统的控制方案。IIIIi3.利用组态软件编制监控系统图形画面。III线4.件事实时数据库，画面的图形对象与数据库的数据变量之间的关系。IIii5.编制程序实现对机械手以及物品的控制和监视。IIi6.对本次课程设计进行总结，撰写课程设计报告。IIIIi3.3课程设计的主要内容IIIi1.熟悉所用组态软件的操作。IIIIi2.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I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。

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所示本设计的数据变量定义如图4-2-_为七—E3画面-|」令宇也言S.成用程序命山语言数泻由支命勺言吉空宝.口困克名*吾宣奥配方□左捋生击-歹散君尊口二二5卷有一-您诺岳加717I.服二"磔1HF旬板-思ir-拆W邪为浏注站切-没名两清pL柏M-粕II•5m•LJi数据词典变垦名变垦鼎变垦类型1LJ力浮土型1知=力芹耳配£力芹耳是3跆时内存兵己4E:4浮虱里5秒由存江空B砌日期内府.吊7盼婀间力芹三新壬B&4用n名内存亍苻引H金3世订愣对力浮兵卫10.峙g11筱3泛由核客:己云内序离散LJ睑J己中柘廿何*、话古力混苗13肉芹目击14瓦4打乩加吝：J.声内存船泉15知性也，•内芹买旦LB恁财回乩•■:浴:也存座里1T皎圭宣移也由疗墅空JL内片警卓22肉芹舀击23©时1日内存签E神噬^平品河内浮旺里Z5反水干^]由律匹型26隘巨上履丹由存田芭廿碰F聘内汗宫苗2：：睑巨=厂百内芹耳昏'29㊃向方厂目内存耳芦VI店小平腴匕内浮蹇型3L炭挽主.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，系统的部分程序如图4-2二移二磅左移（回到原枚）实现循环复吱MOA本站点勇动==1）二移二磅左移（回到原枚）实现循环复吱\A本站点'时间=V\本站点k时间+1：iF（V\本站点\时间仁口\\本站点、垂直移动=\A本站点\垂直移动十切八\本站点雨F灯本=L;}ifOA本站点'时间>5金A本站点\时间<二侦）L\近节归I垂宜移动-X"，本站点%至直移^-10;\\本站点'圭瓦移过本站点、垂直移动1TC;口点E丁打芫-A客站舟向二行^-L；jif3本站点寸[可•.侦姓,\\本站点暨]j司L如）_L5布口"宜移动一5*、站M水三移时+1"*本站冷虫豆怒攻站点冰平移才1-1匚；'怀站点休平移瞅=<\本站点协平移动NHC;\\本站点\句上捋亮=0;z本站点I向右幻亮=1;〕iFOA本站点\时间为0鲤A本站点'时间独能）\\本站点\垂直移动=\A本站点\垂直移动+m\L本站点'垂直移动1=V\本站点\垂直移动1-10；、E姑点'向右灯亮=I\\将占点\向下灯亮-1,〕g休站点，时间据3魁\\本站点、时间《二如）[\'本站点\垂直移动二、休站点\垂直移动-10J、,1本诂点\向下灯亮二口口本站点\向上灯亮土}ifCV,本氾点任,珥们）__Rk本站点\水平移劾-5』、站点\北平移动-MjU本站点1水平移动N=\\平站点\米平移动>皿「本站点南上灯亮=J;g站点A向左灯亮='}iF（V\本站点E时间》以）0本站点冰平移动1=ON本站点k时间=0N本站点k站左监时}}else\A本站点1垂直移动=。；\怀站点'垂直移动L=0,小本站点\启动=CLV\.本站点'时间=0.\\本站点\水平移动=0；「志站点\水平移动1=»\本站点\向上灯亮=0；\\本站点A问F灯亮=3；\'E姑点而左灯芫=I\\村占点\向右灯亮=I\\本站点\水平移动2=0;]4-2系统的部分程序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。动画效果右移，上移，下移，左移如图4-3所示

4.4机械手的运行通过以上的数据词典的定义，程序的编制以及的动画的连接，可以