基于组态王的机械手监控系统设计

用组态软件实现机械手仿真监控系统机械手仿真监控系统可以通过组态软件实现，它是一种集机械，电子，信息等技术为一体的现代化自动化系统。

该系统可以实现对机械手的仿真监控和控制，同时能够提升生产效率、降低成本，还可以保障员工的安全，提高企业的竞争力。

本文将详细阐述用组态软件实现机械手仿真监控系统的技术流程、主要应用场景以及优缺点等方面的信息。

一、技术流程1. 设计建模首先需要进行机械手的设计建模，确定机械手的形状和结构，包括机械手的各个部件、工作范围、运动轨迹等。

在设计建模过程中，需要精确掌握每个零件的运动规律和相互作用关系，并对其进行模拟和测试。

2. 组态软件的配置选择适合的组态软件，进行安装配置和网络连接等操作，确保软件能够正常运行，并正常连接到机械手。

3. 参数设置根据机械手的设计要求和实际使用场景，对机械手的各项参数进行设置，包括机械手的工作速度、精度等。

4. 组态在软件中进行组态，包括设备的连接、设备参数的设置、运动规划等。

组态完成后可以对机械手进行仿真测试。

5. 仿真模拟通过组态软件进行仿真模拟，对机械手进行模拟控制，并通过实验验证机械手的正常运行。

6. 系统集成将机械手和监控系统进行集成，通过软件中的控制界面可以实现对机械手的监控和控制。

二、主要应用场景1. 工业生产机械手是自动化生产线中的必要设备，它可以快速准确地完成生产任务，并可以适应不同的工作场合，如装配、搬运、钻孔等。

机械手的自动化生产可以有效提高生产效率和工作质量，同时减少了人力成本。

2. 物流仓储机械手在物流仓储领域广泛应用，它可以帮助仓库快速装卸货物，并可以支持多品种、小批量的仓储管理，提高了物流效率。

3. 医疗卫生机械手在医疗卫生领域也得到了应用，可用于手术机器人、康复治疗等。

机械手可以在手术时减少创口和出血，同时减轻医生的体力工作。

4. 农业领域机械手在农业领域的应用也开始逐渐增加，可以用于智能化农机、农产品分拣等方面。

基于组态王的机械手监控系统设计[摘要]在本设计中，我将介绍两种方式来实现对机械手系统的控制，并且在本文中将具体介绍关于组态王所能实现的控制方式，以及即时信息的反馈功能。

[关键词]机械手组态王监控系统一、机械手控制要求分析下面通过具体的设计来实现本监控系统的功能，现在，分析机械手控制系统的控制要求。

机械手具有启动、停止、移动、抓、放等功能。

机械手操作人员可以通过启动、停止按钮来控制机械手的启动和停止。

移动和抓、放功能通过步进电机和直流电机来实现。

底盘的旋转则直接由直流电机通过电机的正、反转来实现对其的控制。

抓紧和放松电磁阀的控制当相应的电磁阀动作，则机械手会作出相应的机械动作。

对机械手的操作可以有两种方式：第一种是由现场操作人员通过相应的按钮控制机械手的动作；第二种是根据实际的生产工艺要求，编制出控制程序，按照事先预定的顺序控制机械手的动作。

二、机械手监控系统简介本文将实现对机械手控制系统进行信号采集、系统运行状况时实远程监控等多项功能，整个工程的组态工作包括定义环境的数据变量，动画制作，控制流程的脚本程序的编写，完成上位工控机与底层设备的通讯，信号的输出，安全机制等。

控制流程的编写是对系统运行流程实现有效控制的手段，运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库、控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制，包括编写控制程序，选用各种功能构件，如数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。

通过工程浏览器，可以很清楚地看到真个系统工程涉及制作的画面，它将画面制作系统设计的图形画面、命令语言、设备管理、变量管理、网络配置、配方管理、系统配置（包括开发系统配置、运行系统配置、报警配置、历史数据记录、网络配置、打印和用户配置等）工程资源进行了集中的管理，在一个窗口进行了树型结构的排列，左边部分是“工程目录显示区”，右边部分为“目录内容显示区”。

电气及自动化课程设计报告题目课学生姓名学生学号年级专业班级指导教师机械与电气工程学院制2017年5月基于组态王的机械手设计机械与电气工程学院自动化1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务①熟悉组态王软件，达到熟悉使用组态软件的常用工具；②学会完成组态王工程的步骤；③锻炼动手能力和分析问题解决问题的能力。

1.2 课程设计的要求完成一个机械手的监控系统，具有流程图图画面，个画面能实现灵活转换2机械手设计步骤2.1启动组态王建立新工程打开组态王软件，计入工程管理器，新建一个工程，选择它的储存路径并设定项目名为“机械手设计”。

2.2新建设备并将其命名为PLC进入工程浏览器后，首先进行设备的链接，上位机COM1与PLC之间通过PC\PPI 编程电缆链接，选择工程浏览器左侧大纲“设备\COM1”,在工程浏览器右侧用鼠标双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，相关配置如下图：图1设备配置图2.3通讯设备参数的设定在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击“设备COM1”，进行COM1参数设置，是系统的COM1口设置与PLC一致[1]。

图2 COM1口的设置图2.4 定义变量数据库是”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[3]。

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）、夹紧（内存离散）、启动（内存离散）。

变量设置如下图：图3 数据库图①定义启动定义启动如下图：图4 启动的定义图时间的定义如下图：图5时间的定义图③定义上行上行的定义如下图：图6 上行的定义图右行的定义如下图：图7 右行的定义图⑤定义下行下行的定义如下图：图8 下行定义图⑥定义夹紧加紧的定义如下图：图9 加紧定义图2.5 机械手的画面绘制使用工程管理器新建一个组态王工程后，进入组态王工程浏览器，新建组态王画面。

《计算机控制系统》组态王课程设计报告设计题目：机械手控制系统设计专业班级学号学生姓名设计时间2011-2012学年下学期教师评分2012年5月18日机械手控制系统设计一、设计内容 (3)二、设计目的 (3)三、设计步骤 (3)1、启动组态王，新建工程 (3)2、新建设备，并将其命名为PLC (3)3、通讯设备参数设置 (4)4、定义变量 (4)(1)、定义启动（指示灯） (5)（2）、定义上（指示灯） (5)（3）、定义下（指示灯） (6)（4）、定义上行 (6)（5）、定义下行 (7)（6）、定义左（指示灯） (7)（7）、定义右（指示灯） (8)（8）、定义夹紧显示（指示灯） (8)（9）、定义垂直上 (9)（10）、定义垂直下 (9)（11）、定义物体上 (10)（12）、定义物体下 (10)（13）、定义水平左 (11)（14）、定义水平右 (11)（15）、定义水平左1 (12)（16）、定义水平右1 (12)（17）、定义时间 (13)（18）、定义夹紧物体 (13)（19）、定义旋转 (14)（20）、定义加紧旋转 (14)（21）、定义放（指示灯） (15)（22）、定义电机旋转（指示灯） (15)5、画面绘制 (16)6、动画连接及参数设定 (17)（1）、机械手 (17)（2）、物体 (18)（3）、传送带 (18)（4）、指示灯、开关 (19)四、应用程序命令语言 (20)五、机械手工作过程 (21)六、心得体会 (21)一、设计内容完成一个工业机械手监控系统设计，有具体流程图画面，各画面间能实现灵活切换。

具体的控制要求是：（1）按下启动按钮后，机械手得电进入工作状态。

（2）按下复位按钮后，启动指示灯熄灭，不管机械手在什么位置，都将回到原始位置。

（3）按下启动按钮后，启动灯亮，机械手进入工作状态，机械手臂伸出→下降→夹紧→上升→右移→下降→放开→上升→左移，进行一次循环运行，最后回到原始位置，等待下一次运行启动。

基于组态王的机械手系统设计机械手系统是工业生产中常见的一种自动化设备，用于搬运、装配、拆卸、焊接等工作。

组态王是一种功能强大的工业控制软件，它可以集成各种传感器和执行器，并通过编程实现自动化控制。

本文将基于组态王的机械手系统设计进行详细的介绍。

首先，机械手系统通常由机械结构、传感器和执行器、控制系统等三个主要部分组成。

机械结构是机械手的实体框架，通过连接各个关节和连接件实现运动。

传感器主要用于获取环境信息和目标位置信息，如视觉传感器、力传感器等。

执行器用于控制机械手的运动，如电机、气动驱动等。

控制系统则负责整个机械手系统的控制和调度。

在设计机械手系统时，首先需要对目标任务进行分析和确定。

比如，机械手需要完成什么样的动作，需要搬运多重的物体，需要多大范围的工作空间等。

这些信息将决定机械手的结构、传感器和执行器的选择。

接下来，需要进行机械结构的设计。

机械结构需要具备足够的稳定性和刚度，同时要考虑到机械手需要达到的工作空间和负荷要求。

常见的机械结构有串联臂和并联臂两种。

串联臂机械手由一系列的关节和连接件组成，关节通过电机或气缸实现驱动。

并联臂机械手则是由多个杆件和平台组成，杆件通过驱动器与平台连接。

根据实际需求进行选择。

然后，根据机械手的结构确定传感器和执行器的类型和位置。

传感器主要用于获取机械手当前的位置和状态，以及周围环境的信息。

视觉传感器可以用于目标物体的检测和识别，力传感器可以用于控制机械手的力量和力矩。

执行器则用于控制机械手的运动。

根据实际需求选择合适的传感器和执行器，并合理布置其位置。

最后，设计机械手的控制系统。

组态王是一款功能强大的工业控制软件，可以实现机械手系统的自动化控制。

在设计控制系统时，首先需要编写控制程序。

编程需要考虑机械手的动作规划、路径规划、运动学和动力学模型等。

利用组态王的开发环境进行编程，可以方便地实现机械手的自动化控制。

同时，控制系统需要与传感器和执行器进行通信，以实时获取机械手的位置和状态，并控制执行器的动作。

提供全套，各专业毕业设计泸州职业技术学院毕业设计基于PLC与组态王Kingview6.50实现对机械手的控制设计学生姓名所在系机械工程系班级2012级2班专业机电一体化指导教师2014年9月15日摘要在工业生产等相关领域内，会有一些高温、腐蚀及有毒气体出现在工作环境中，危害了操作人员的健康，增加了工人的劳动强度。

而机械手可以解决这些问题。

机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，从而替代人工操作，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产。

本毕业设计任务主要通过PLC完成对一个5自由度的机械手模型控制，使其完成一系列的生产动作过程，并使用组态王软件对机械手进行监控，将机械手的动作过程进行了动画显示。

设计所使用的机械手系统(TVT-99D)是由三菱FX2N-48MT PLC主机、机械手(滚珠丝杆、滑轨)、Syntron 42BYG250C步进电机及其驱动器、传感器、光电编码器、气动元件等组成，可实现机械手的上下移动、左右移动、底盘旋转及手爪旋转、抓放等动作。

主要采用了步进顺序控制及步进控制技术。

涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表。

设计报告首先介绍了机械手控制方式的选择和所选择方式的简介；其次介绍了应用PLC设计机械手的步骤；还介绍了PLC机械手的程序调试；最后介绍了应用组态王对机械手监控的过程，包括画面绘制、数据变量的设置等。

【关键词】: 机械手 PLC 滚珠丝杠步进控制AbstractIn industrial production and other domains, something like high temperature, corrosion and poisonous gas appear at workplace, which would increased worker's labor intensity and even endangers their health. With manipulator used, those difficult problems can be easily solved. Hand operation can be replaced by manipulator operation, because it can grab, put, move objects flexibly and changefully. So it can be applied to transform the production of variety of medium and small-volume automated production.The task of the graduation design is to control a mechanical hand model with 5 degrees of freedom by PLC, and use it to complete a series of actions.The KINGVING is used to monitor the mechanical hand, and change its movement into animations. The system(model:TVT-99D) I used is composed by MITSUBISHIS FX2N-MT PLC, mechanical hand(ball screw, slide rail), Syntron 42BYG250C step motor and its driver module, sensor, photoelectric encoder ,pneumatic component and so on. It controls manipulator move vertically or horizontally, chassis or paw rotate, pack-and-place. The design mainly uses stepping sequence control and stepping control technology. The process covers programmable control technology, position control technology, detection technology, which is a typical representative of mechatronics.The design report firstly describes how to choose the way to control the mechanical hand and introductions of the ways. Then introduces the design steps. It also introduces program test of the manipulator.At last, the paper introduces the steps of processing and monitoring manipulator by KingView.【Key words】: mechanical hand PLC ball screw step contr目录一、绪论 (4)（一）课题研究目的及意义 (4)（二）国内外机械手研究概况 (4)1.国内方面 (4)2.国外方面 (4)二、机械手控制方式选择 (6)（一）机械手常用控制方法 (6)1．控制方式的分类 (6)2.机械手控制方式的选定 (7)（二）PLC简介 (7)1.PLC组成 (9)2.PLC的特点 (9)3. PLC的主要功能 (9)4. PLC的经济性分析 (10)5.PLC的应用领域及发展状况 (10)（三）组态王简介 (12)1.仿真的基本方法 (12)2.组态王软件特点 (13)1.机械手本体 (17)2.步进电机及其驱动器 (18)3.直流电机驱动器单元 (22)4．接近开关和限位开关 (23)5.旋转码盘 (24)三、应用PLC设计机械手的步骤 (26)（一）工艺控制和设计要求 (26)1.具体流程及步骤 (26)2.设计要求 (27)（二）PLC程序设计 (28)1. I/O点数的确定及PLC类型的选择 (28)2. PLC的I/O分配 (28)3.编程方式及指令的选择 (28)4.PLC程序的设计 (30)四、PLC机械手的程序调试 (36)（一）PLC控制的安装与布线 (37)1.输入接线 (37)2.电源接线 (37)3.接地 (38)五、应用组态王对机械手监控过程 (40)（一）画面绘制 (40)（二）数据变量的设置 (41)（三）组态王与PLC的通讯设置 (41)（四）实际监控 (41)六、小结 (43)（一）设计和调试过程遇到的问题及解决方法 (43)1.外部接线问题 (43)2.PLC选型的问题 (43)3.接近开关使用 (43)4.合并程序 (43)5.特殊辅助继电器M8029的使用 (44)6.步进电机控制问题 (44)（二）心得体会 (44)七、致谢 (45)参考文献 (46)一、绪论（一）课题研究目的及意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。

基于组态王的机械手系统设计组态王课程设计报告——机械手控制系统设计一．设计任务说明：1．机械手实验：熟完成一个工业机械手监控系统设计，（对象自己定）要求有流程图画面，报表画面。

各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果或数据或曲线显示，其中报表画面要求对机械手状态实现实时记录，并在能完成打印功能。

二．实验目的1．熟悉组态王软件，达到熟练使用组态软件的常用工具;2．学会完成组态工程的设计步骤;3．锻炼学生的动手能力和分析问题解决问题的能力。

三．实验步骤A .启动浏览器，新建工程。

B.设备定义：把地理上分散的物理硬件在软件上变成集中的逻辑硬件。

C.变量定义：完成所以能想到的变量定义，对于没有想到的后面设计过程遇到在定义也可。

注意：对I/O 或监控数据定义其报警条件和历史数据记录方式。

1定义x、x1、y、y1、启动、时间、旋转、停止D .画面绘制：完成各种需要画面的绘制。

E .动画连接及程序编写。

注意：对于没有实际对象的模拟监控变量一定要人为编程改变其数据变化，以此来仿真动画效果。

一、动画连接1 机械手2 物品3 传送带二、程序编写本站点启动 ==1)本站点时间本站点时间 +1; 点本站点 \x1+10;}本站点时间 >60)本站点时间 <=10)本站点本站点\y+10;}本站点时间本站点时间 <=20) 本站点本站点本站点本站点 \y1-10;}本站点时间本站点时间 <=30) 本站点本站点本站点本站点\x1+10;}本站点时间本站点时间 <=40) 本站点本站点本站点本站点\y1+10;}本站点时间本站点时间 <=50) 本站点本站点 \y-10;}本站点时间本站点时间 <=60)本站点本站点本站点旋转本站点旋转本站本站点时间本站点本站点本站点本站点本站点旋转=0;}}F.配置系统G .运行与调试。

对于不理想的在返回去重新设计。

四．实验结论或总结这次实验是我们小组每一个成员真正亲自参加的一次组态王应用练习实验，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们也遇到很多问题经过老师和同学的帮助最终解决了这些问题，成功地调试出结果，完成了实验，达到了预期的效果和目标。

第36卷 第05期 第20138年6 5卷月数字技术与应用 数D字ig技it术al 与T应ec用hnologyww&Vol.36 No.5 May 2018数控技术DOI:10.19695/12-1369.2018.05.09基于 PLC 和组态王的机械手控制系统设计 *刘次乐 李小斌 吴宏岐 刘霞 (宝鸡文理学院电子电气工程学院,陕西宝鸡 721016)摘要:在我国机械手的发展越来越受到社会的关注,机械手取代人力的趋势日渐明显,机械手控制系统的研究和教学被许多高校关注,然而受实验室设备和场地的限制,在校大学生很难获得更多的实验机会。

因此,这里给出一种基于组态王和PLC的机械手控制系统设计方案,可有效解决实验条件不足的问题,帮助在校学生更好地理解学习机械手控制过程。

实践表明,该方案可以取得很好的研究、学习效果。

关键词: 机械手；P L C ；组态王中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1007-9416(2018)05-0020-03随着科技的发展和生产加工的高效、高精度需求,机器人的应 直到遇到下限位开关,执行松开动作将物品放到b点。

之后,机械手 用已经越来越受到国内生产企业的重视,在南方很多企业已经开始 回到原位,这个流程即完成了一次物料的搬运的过程,整个工作过 将机器人应用于工业生产,这也进一步推动了高等院校对机器人控 程如图2所示。

制系统的研究和教学,目前在校大学生对机器人控制系统的学习兴 趣也是空前高涨。

然而,与之相对的是实验设备的紧缺和实验场地 的严重不足。

这里给出一种机械手虚拟控制系统设计方法,可借助 计算机软件逼真地模拟机械手的控制过程,使学生和老师不要机械 手就可以实现机械手控制系统的设计和工作过程研究。

该方案只需 要计算机和PLC,或者只有计算机,即可达到真实系统的仿真效果。

1 机械手主要结构及工作过程1.1 机械手主要结构 如图1所示,机械手主要由A、B、C三个气缸组成,A气缸控制水 平方向移动,B气缸控制垂直方向的移动,C气缸完成机械手夹紧、松 开动作,三个气缸在程序控制下完成机械手对物料的搬运[1]。