MCGS 项目7：组态应用实例

项目7：组态应用实例——用MCGS实现机械手自动分拣系统第一章组态软件概述MCGS系统的工作流程

正品分拣机械手次品分拣机械手上料机械手质检传感器位置传感器传送带系统料盒4自由度气动机械手

升降、伸缩、旋转和气爪的抓放

限位开关

第一章组态软件概述MCGS系统功能为保证系统的正常运行，分拣系统应具有自动和人工（手动）控制功能，即在自动分拣时，不需要任何人工干预，各个机械手和传送带能够自动的按照程序设定进行相应的操作，正确的实现产品的分拣，当系统出现故障时，可以实时的报警,能够实现按产品数目的统计，并给出相应的合格率和次品率；在人工控制方式下，可以人为地控制各个机械手及传送带的运动趋势，它们各自的工作是独立不相关的，各个传感器能够正常工作，反映位置状态信息；同时手动控制和自动控制之间可以实现合理的切换，避免系统工作出错。

第一章组态软件概述MCGS手动受控过程控制器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张命令气爪合命令机械手气爪上升气爪下降气爪前伸气爪回缩气爪张开气爪闭合气爪正旋命令气爪逆旋命令旋向传送带旋向料盒传送带启动/停止命令控制器传送带启动/停止第一章组态软件概述MCGS

自动控制方式下，各机械手和传送带按程序设定工作。要求：(a)传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停止状态，其它时间连续运转。(b)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，判断其是否合格，同时上料机械手再进行上料，完成后启动传送带；(c)之后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，如合格驱动正品分拣机械手动作，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；(d)此后，传送带上同一时刻至少有2两个产品进行传送，它们将同时到达位置传感器1、2，或者还有位置传感器3，到达后传送带停止，在4个位置分别完成各自的工作：上料机械手完成上料，质检传感器实现位置传感器1处产品的质量检测，如果有正品或次品接近相应的分拣机械手，该机械手要动作将对应产品拣出来。但是除自动系统刚开始运行外，即如果传送带上有2个或以上产品进行传送时，若没有次品靠近次品机械手，则位置传感器1和2需同时发出感应信号；而当有次品靠近次品机械手，则位置传感器1、2和3需同时发出感应信号（有微小偏差时可通过延时忽略），否则视为系统发生故障，须产生报警信息。系统运行时的动画效果应与实际机械手的运动趋势一致。控制要求与系统功能第一章组态软件概述MCGS控制要求与系统功能为保证自动控制和手动控制的合理切换，在自动工作转向手动控制时，系统状态暂停，即各机械手和传送带停止运动，然后控制器在未接到人工控制信号时，不向各机械手和传送带发送运转命令；在手动控制转换到自动控制时，也是首先将所有机械手的状态恢复初始状态，然后再按自动运行程序工作，传送带以一定速度运转。

手动控制方式下，各个机械手和传送带的工作是独立的，可人工通过运行画面中的按钮操作任意驱动其按某一方向动作，这些动作之间是相互独立的，即机械手沿某一方向（伸缩）运动时，也可同时沿其它方向（升降）运动。传送带的运动也可通过按钮来控制。系统运行时的动画效果应与实际机械手的运动趋势一致。第一章组态软件概述MCGS控制要求与系统功能

能够有产品的统计信息，即产品的当前总产量，产品中的正品数目、次品数目以及合格率的动态显示。

机械手的运行方向上均安装有限位开关，无论是自动或是手动工作方式下，各个限位开关的状态以及每个传感器输出信号、传送带的启动/停止应从系统画面中实时的体现出来。第一章组态软件概述MCGS机械手的运行方向上均安装有限位开关，无论是自动或是手动工作方式下，各个限位开关的状态以及每个传感器输出信号、传送带的启动/停止应从系统画面中实时的体现出来。控制系统的组成计算机质量检测传感器位置传感器1位置传感器2位置传感器3上料机械手正品分拣机械手次品分拣机械手传送带第一章组态软件概述MCGS系统的输入开关量共有22个，即4个传感器状态输入和3个4轴机械手在六个方向上的限位开关状态，依次将这22个开关量接在PCI-8405的A组ch1～ch16和B组ch17～ch22通道。系统的输出开关量共有25个，即3个机械手的8种动作及传送带的启/停控制，将PCI-8407的A组ch1～ch16和B组ch17～ch25通道分别连接在继电器的输入回路中，而继电器的控制输出端与电磁阀的受控端相连，驱动机械手运动的气信号所在气路需通过这些电磁阀，这样PCI-8407的输出信号可控制对应电磁阀的通断，从而控制气路的导通和截止，决定了机械手是否受到气缸的驱动而产生运动。

控制系统的组成第一章组态软件概述MCGS控制系统的组成计算机PCI-8405位置传感器1位置传感器2位置传感器3上升下降前伸回缩正旋逆旋爪张爪合上升下降前伸回缩正旋逆旋爪张爪合上升下降前伸回缩正旋逆旋爪张爪合传送带传感器上料机械手正品分拣机械手次品分拣机械手4点输入6点输入8点输出8点输出1点输出6点输入6点输入质量检测传感器PCI-84078点输出第一章组态软件概述MCGS运行效果第一章组态软件概述MCGS实时数据库创建实时数据的定义依据工作需要可以分为以下几个部分：传送带；控制方式；限位开关；传感器；机械手运动方向；动作阶段；产品信息；报警；产量信息。第一章组态软件概述MCGS传送带

变量名类型初值通道注释传送带启停开关0PCI-8407，DO01传送带工作状态，1：运转；0：停止传送带旋转数值0

增量，用来体现传送带运行的动画效果第一章组态软件概述MCGS控制方式

变量名类型初值注释控制方式开关01：自动；0：手动第一章组态软件概述MCGS限位开关

变量名类型初值通道注释上料升限位开关开关1PCI-8405,DI01上料机械手6个位置的限位开关，0：未到达该位置1：处于该位置上料降限位开关开关0PCI-8405,DI02上料伸限位开关开关0PCI-8405,DI03上料缩限位开关开关1PCI-8405,DI04上料正旋限位开关开关0PCI-8405,DI05上料逆旋限位开关开关1PCI-8405,DI06正品升限位开关开关1PCI-8405,DI07正品捡拾机械手6个位置的限位开关，0：未到达该位置1：处于该位置

正品降限位开关开关0PCI-8405,DI08正品伸限位开关开关0PCI-8405,DI09正品缩限位开关开关1PCI-8405,DI10正品正旋限位开关开关0PCI-8405,DI11正品逆旋限位开关开关1PCI-8405,DI12次品升限位开关开关1PCI-8405,DI13次品捡拾机械手6个位置的限位开关，0：未到达该位置1：处于该位置次品降限位开关开关0PCI-8405,DI14次品伸限位开关开关0PCI-8405,DI15次品缩限位开关开关1PCI-8405,DI16次品正旋限位开关开关0PCI-8405,DI17次品逆旋限位开关开关1PCI-8405,DI18第一章组态软件概述MCGS传感器

变量名类型初值通道注释位置传感器1开关0PCI-8405,DI19质检点位置传感器，1：有产品位置传感器2开关0PCI-8405,DI20正品机械手处位置传感器，1：有产品位置传感器3开关0PCI-8405,DI21次品机械手处位置传感器，1：有产品质量检测传感器开关0PCI-8405,DI22产品质量检测状况，1：正品；0：次品第一章组态软件概述MCGS机械手运动方向变量名类型初值通道注释上料升开关0PCI-8407，DO02上料机械手4个方向的运动控制和气爪状态的控制命令，1：输出控制信号上料降开关0PCI-8407，DO03上料伸开关0PCI-8407，DO04上料缩开关0PCI-8407，DO05上料正旋开关0PCI-8407，DO06上料逆旋开关0PCI-8407，DO07上料爪张开关0PCI-8407，DO08上料爪缩开关0PCI-8407，DO09正品升开关0PCI-8407，DO10

正品捡拾机械手4个方向的运动控制和气爪状态的控制命令，1：输出控制信号

正品降开关0PCI-8407，DO11正品伸开关0PCI-8407，DO12正品缩开关0PCI-8407，DO13正品正旋开关0PCI-8407，DO14正品逆旋开关0PCI-8407，DO15正品爪张开关0PCI-8407，DO16正品爪缩开关0PCI-8407，DO17次品升开关0PCI-8407，DO18次品捡拾机械手6个方向的运动控制和气爪状态的控制命令，1：输出控制信号

次品降开关0PCI-8407，DO19次品伸开关0PCI-8407，DO20次品缩开关0PCI-8407，DO21次品正旋开关0PCI-8407，DO22次品逆旋开关0PCI-8407，DO23次品爪张开关0PCI-8407，DO24次品爪缩开关0PCI-8407，DO25第一章组态软件概述MCGS动作阶段

变量名类型初值注释机械手上料阶段开关01：可进行上料操作0：禁止上料上料阶段数值0变化范围0~9，分别反映上料时机械手各个方向的运动情况正品阶段数值0变化范围0~9，分别反映正品捡拾时机械手各个方向的运动情况次品阶段数值0变化范围0~9，分别反映次品捡拾时机械手各个方向的运动情况上料结束开关01：上料结束正品分拣结束开关01：正品分拣结束次品分拣结束开关01：次品分拣结束检测阶段开关01：进行位置检测和质量检测第一章组态软件概述MCGS产品信息变量名类型初值注释检测工件开关0位置传感器1处产品的质量，1：正品正品工件开关0位置传感器2处产品的质量，1：正品次品工件开关0位置传感器3处产品的质量，1：次品第一章组态软件概述MCGS报警变量名类型初值注释光报警开关0光报警信号，1：有报警声报警开关0声报警信号，1：有报警检测延时启动开关0当位置传感器1、2或3未同时传出产品到达信息时，进行1秒延时，定时器所需变量，1秒后，若位置传感器1、2或3都感应到产品，则为正常，否则报警。检测延时停止开关0检测延时到开关0检测延时数值0第一章组态软件概述MCGS产量信息变量名类型初值注释总产量数值0各类产品的产量，其存盘方式为变化量为1是自动存盘，为保存该信息，应设置为“系统退出时，保存当前值为初始值”。正品产量数值0次品产量数值0合格率数值0正品产量/总产量100%；有2位小数，间隔60秒存盘第一章组态软件概述MCGS数据库组态结果依据第二章实时数据库中介绍的方法建立上述其它数据对象并对其相关属性进行设定。第一章组态软件概述MCGS手动分拣系统-画面制作

限位开关质检传感器气爪料盒上料机械手正品分拣机械手次品分拣机械手传送带系统位置传感器手动控制按钮控制方式第一章组态软件概述MCGS自动分拣系统-画面制作产品产品信息报警控制方式第一章组态软件概述MCGS运行策略设计

主要的系统运行策略都在循环策略中实现，设置循环策略的循环周期为200ms。按其方式可以分为自动控制和手动控制策略，但是手动控制和自动控制切换过程中需要先平衡，即使得所有设备先恢复到初始状态，所以还应具备手动和自动切换的策略。

开始手自动切换？复位操作延时5s自手动切换？暂停操作延时1s自动控制？自动控制手动控制YNYNNY第一章组态软件概述MCGS手动自动切换过程在循环策略中添加脚本程序策略行，命名为手动-自动切换程序，策略执行的条件为控制方式产生正跳变。第一章组态软件概述MCGS手动自动切换过程当“控制方式”出现正跳变后，所有机械手的状态要进行复位，即回到初始状态，传送带停止。

正品机械手为例

正品缩=1正品伸=0正品升=1正品降=0正品逆旋=1正品正旋=0正品爪缩=1正品爪张=0传送带启停=0第一章组态软件概述MCGS手动自动切换过程机械手复位时间设定为5s，在复位期间，禁止运行手动和自动控制的程序流程，手动自动切换的5s定时器的计时状态“手_自动切换延时到”，先将该值清0，启动手动自动切换的5s定时器。手_自动切换延时到=0自_手动切换延时到=0//禁止进行手动和自动控制的程序流程自_手动切换延时启动=0自_手动切换延时停止=1手_自动切换延时停止=0//启动手动自动控制切换延时定时器手_自动切换延时启动=1第一章组态软件概述MCGS手动自动切换过程手动自动控制切换延时定时器第一章组态软件概述MCGS自动手动切换过程在循环策略中添加脚本程序策略行，命名为自动-手动切换程序，策略执行的条件为控制方式产生负跳变。第一章组态软件概述MCGS自动手动切换过程根据要求，当自动运行切换到手动时，所有设备停止运转，即所有输出信号清0，包括各机械手8个方向的动作控制及传送带启/停信号。

在这期间，禁止运行手动和自动控制的程序流程，因此在切换时需将“手_自动切换延时到”和“自_手动切换延时到”清0，同时启动自动手动切换的1s定时器。

手_自动切换延时到=0自_手动切换延时到=0//禁止进行手动和自动控制的程序流程手_自动切换延时启动=0手_自动切换延时停止=1自_手动切换延时停止=0//启动自动手动控制切换延时定时器自_手动切换延时启动=1第一章组态软件概述MCGS自动手动切换过程自动手动切换定时器的设置

第一章组态软件概述MCGS手动控制策略增加脚本程序策略行，进入手动控制的必要条件是“自_手动切换延时到”=1。该变量的初始值为“1”，即系统启动后运行手动分拣系统。由于传送带和各个机械手的各方向运动是相互独立的，因此可以分别设置。第一章组态软件概述MCGS传送带控制IF传送带启停=1THEN传送带旋转=传送带旋转+1//动画效果ELSE传送带旋转=0第一章组态软件概述MCGS机械手控制以正品分拣机械手气爪张开为例，控制程序包括2个部分：动画显示和输出控制。气爪张开控制程序气爪张动画结束？气爪张控制信号清0YN动画效果结束IF正品爪张=1THENIF正品气爪增量>0THEN//反映动画效果正品气爪增量=正品气爪增量-1ELSE正品气爪增量=0//气爪张至最大时，正品爪张=0，输出控制信号清0ENDIFENDIF第一章组态软件概述MCGS机械手控制其它几个方向的手动控制程序与以上程序相似，但在增量上的调整需根据实际的构件尺寸、偏移量大小调节。上料机械手和次品分拣机械手的手动控制与正品分拣机械手的控制相同，只需将上述程序中的正品改为上料或次品便可得到相应的控制程序。第一章组态软件概述MCGS自动控制策略

增加脚本程序策略行，进入自动控制的必要条件是“手_自动切换延时到”=1。

依据自动控制的要求，要实现机械手的操作，质量检测、位置检测功能和传送带控制。

第一章组态软件概述MCGS传送带动画效果

IF传送带启停=1THEN传送带旋转=传送带旋转+1//体现动画效果ELSE传送带旋转=0ENDIF第一章组态软件概述MCGS机械手动作过程上料机械手动作过程上料操作按以下顺序进行：气爪张开气爪下降气爪收缩气爪上升机械手伸长并正旋气爪下降气爪张开气爪上升气爪收缩机械手收缩并逆旋。正、次品机械手动作过程

当产品处于对于位置传感器时，捡拾操作按以下顺序进行：机械手伸长并旋转气爪张开气爪下降气爪收缩气爪上升机械手收缩并逆旋气爪下降气爪张开气爪上升气爪收缩。

第一章组态软件概述MCGS机械手动作过程YY次品捡拾阶段正品捡拾阶段上料、产品捡拾阶段上料结束？气爪张开动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制气爪上升动画及输出控制伸出/旋转动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪张开动画及输出控制气爪上升动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制回缩/旋转动画及输出控制正品捡拾结束？气爪张开动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪张开动画及输出控制气爪上升动画及输出控制伸出/旋转动画及输出控制气爪上升动画及输出控制回缩/旋转动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制次品捡拾结束？气爪张开动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制气爪下降动画及输出控制气爪张开动画及输出控制气爪上升动画及输出控制伸出/旋转动画及输出控制气爪上升动画及输出控制回缩/旋转动画及输出控制气爪收缩动画及输出控制完成NNNY上料阶段有正品？有次品？NNYY总产量+1，正品量+1总产量+1，次品量+1第一章组态软件概述MCGS机械手动作过程以正品气爪上升为例，其动画效果及输出控制过程。气爪上升动画及输出控制气爪上升动画结束？