组态软件MCGS课程设计——机械手操作

MCGS组态课程设计

题目基于组态软件MCGS的机械手操作学号P091812856

姓名韦善术

专业班级09级电气工程及其自动化（1）班学院电气工程学院

指导教师王彩霞

成绩

目录

摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------1 第1章绪论----------------------------------------------------------------------------------------1 第2章组态软件-----------------------------------------------------------------------------------2

2.1 组态软件的概念---------------------------------------------------------------------2

2.2 组态软件的组成---------------------------------------------------------------------2

2.3 组态软件的特点---------------------------------------------------------------------3 第3章组态设计-------------------------------------------------------------------------------3

3.1 工程画面的建立---------------------------------------------------------------------3

3.2 实时数据库的建立-----------------------------------------------------------------3

3.3 报警设置-------------------------------------------------------------------------------4

3.4 操作菜单设置------------------------------------------------------------------------5

3.5 其他设置-------------------------------------------------------------------------------5

3.5.1 封面窗口的设置------------------------------------------------------------5

3.5.2 操作窗口的设置------------------------------------------------------------6

3.6 脚本程序设计------------------------------------------------------------------------7 第4章操作说明---------------------------------------------------------------------------------9 第5章总结----------------------------------------------------------------------------------------9 第6章致谢----------------------------------------------------------------------------------------10 第7章参考文献---------------------------------------------------------------------------------10

基于组态软件MCGS的机械手操作

摘要

随着工业自动化水平的不断提高，计算机的广泛运用，人们对工业自动化的要求也越来越高。而组态软件又有延续性和可扩充性，易学易用性和通用性，使得组态软件得到长足的发展。并且随着科学技术发展迅猛，在工控自动化领域发展中也得到很快的提高。

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控，而且能够进行模拟控制。本设计通过组态软件模拟机械手画图，做变量，编写程序，来实现机械手的模拟操作。

关键词组态软件，模拟控制，机械手

ABSTRACT

With the improvement of industrial automation, the computer is widely used, the people to the requirements of industrial automation more and more is also high. And the configuration software and continuity and scalability, easy to use and universal, make configuration software get considerable development. And along with the rapid development of science and technology, industrial automation field in developing also get quickly improve.

This design is to use kingview to complete the simulation of the manipulator operation, can not only to monitor the manipulator, and be able to simulate control. This design through the configuration software to simulate the manipulator drawing, do variables, write programs, to implement the simulation of the manipulator operation.

Key Words:Configuration, Simulation control, Manipulator

第1章绪论

MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件。它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通

过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。MCGS 系统包括组态环境和运行环境两个部分。由MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成。

MCGS全中文组态软件是真正的32位程序，支持多任务、多线程，提供近百种绘图工具和基本图符。使用ActiveDLL把设备驱动挂接在系统之中，支持数据采集板、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备，它支持ActiveX控件，包括温控曲线、实时曲线、计划曲线、历史曲线、XY曲线、实时报表、历史报表、单行报表、配方管理、数据库管理、数据库浏览统计、多媒体输出等众多构件。 MCGS全中文组态软件可完整实现ODBC接口，可与SQLServer、Oraver、Oracle、Access等主要数据库相连，可实现各种复杂的报表，并以不同方式增加、删除数据库中的记录，支持CAN、PROFIBUS、HART、LONWORKS等多种现场总线。它还具有强大的网络功能，支持TCP/IP、MODEM、485/422/232等多种网络数据传输方案，提供4级安全保密机制。

第2章组态软件

2.1 组态软件的概念

MCGS组态软件是在指在软件领域内，操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置用户应用软件的过程，即使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到让计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务、满足使用者要求的目的，也就是把组态软件视为“应用程序生成器”。从应用角度讲组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台，他主要应用于工业自动化领域，但有不仅仅局限于此。伴随这集散行控制系统但额出现，组态软件已引入工业控制系统。在工业过程控制系统中存在这两大类可变因素：一是操作人员需求得变化；二是被控对象状态的变化。而组态软件正是在保持组态软件平台执行代码不变的基础上，通过改变软件配置信息适应两大不同系统对两大因素的要求，构建新的监控系统的平台软件。以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度，又保证了系统软件的成熟性和可靠性，使用起来方便灵活，而且便于修改和维护。

2.2 组态软件的组成

2.3 组态软件的特点

（1）简单灵活的可视化操作界面

（2）实时性强、良好的并行处理性能

（3）丰富、生动的多媒体画面

（4）开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能等

第3章组态设计

3.1 工程画面建立

在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”、“窗口1”。选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。将窗口名称改为：MPS操作手监控；窗口标题改为：MPS操作手监控；窗口位置选中“最大化显示”、“固定边”，其他不变，单击“确定”。再依次选中“窗口1”，“窗口2”，“窗口3”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，最终效果如下图所示：

3.2 实时数据库建立

单击工作台中的“实时数据库”选项卡，进入“实时数据库”窗口页。单击工作台右侧“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加了一个新的数据对象。选中该数据对象，打开“数据对象属性设置”窗口。将“对象名称”改为：缸上下移；“对象类型”选择：数值型；单击“确定”。按照步骤2~4，根据下面列表，设置其他数据对象。单击“保存”按钮。

3.3 报警设置

首先在打开实时数据库，选择缸上移上限，缸1上移上限，缸左右移上限，缸1左右移上限，然后分别对其进行设置，如下为对缸1上移上限的设置，双击计入后在基本属性里将对象名称改为：缸1上移上限，然后点击存盘属性，选择退出时存盘，自动保存产生的报警数据，在报警属性选项里选择允许报警，报警设置里选择上限报警，然后再右边窗口里填写报警注释和报警值。

然后回到操作窗口，画好图形按钮后，双击，对应数据对象名称里选择缸1上移上限，数据输入的取值范围为-100到100.之后对报警灯进行设置，其具体如下面的图所示：

图a 基本属性设置图b 存盘属性设置

图c 报警属性设置图d 操作属性设置

图e 报警灯的设置图f 报警输入窗口图

3.4 操作菜单设置

首先点击主控窗口，然后双击进入菜单组态：运行环境菜单，新建一个菜单选项，分别对其基本属性，基本操作进行设置，如下图所示，对其基本操作属性设置时，在菜单对应的功能栏里选择执行运行菜单策略快，选择报警封面，单击确定即可。

同样的方式分别建立数据提取，曲线输出，操作界面的菜单设置，具体如下图所示：

图a 菜单组态图b 菜单属性的设置

3.5 其它设置

3.5.1 封面窗口的设置

首先画好封面效果图，加载背景图，添加标签输入：机械手，然后对其字体颜色等变换，标题变换等，字体闪烁等进行设置，再通过工具栏画出分针，秒针，时针，然后右键将其变为旋转动画，把旋转中心放到一起，还有小人的设置等，最终效果图如下：

3.5.2 操作窗口的设置

根据设计要求，从工具栏中选择相应的图进行摆放设置，两个大机械臂，两个小机械臂，还有中间的杆，选择需要的标签和按钮个数，合理的摆放好后，进行相应的属性设置和连接设置，同时还对其图形颜色进行变换，改变机械臂的可

见度，报警灯的可见度，报警输出等，然后整体规划，最终效果图如下所示：

同样的，对曲线输出窗口和数据提取窗口进行设置，其最终效果图如下所示

图a 曲线输出窗口图b 数据提取窗口

3.6 脚本程序设计

点击“运行策略”标签进入窗口，新建一个策略，将名称改为：机械手，然后双击进入，单击新增策略行，从工具栏里选择脚本程序添加上去，最后双击进入编辑窗口，输入机械手脚本程序和报警程序

IF 复位=1 THEN 缸上下移=0

缸左右移=0

物体水平移动=0

物体垂直移动=0

大臂伸出=0

小臂缩回 =0

大臂缩回=0

小臂伸出=0

计数=0 Endif

IF 物体水平移动=0

AND 物体垂直移动

=0 THEN

IF 开始=1

THEN

IF 小臂缩回=1

OR 大臂缩回=1

THEN

复位=1

ELSE

缸左右移=缸左右移

+ 1

复位=0

MCGS3=1

Endif

Endif

Endif

IF 缸左右移=30

THEN

大臂伸出=0

开始=0

Endif

IF

MCGS3=1 THEN IF 小臂伸出=1 THEN

缸上下移=缸上下移

+1

Endif

Endif

下移=30 THEN

小臂伸出=0

Endif

IF 缸上下移=0 AND

缸左右移=0 THEN

IF 大臂缩回=1

THEN

复位=1

Endif

Endif

IF 缸左右移>0

AND 缸上下移<=0

THEN

IF 大臂缩回=1 OR

小臂缩回=1 THEN

复位=1

Endif

Endif

IF 缸上下移 <20

AND 缸左右移=30

THEN

IF 小臂缩回=1

OR 大臂缩回=1

THEN

复位=1 Endif Endif IF 缸上下移=30 AND 缸左右移=30

THEN 大臂伸出=0 小臂伸出=0 MCGS4=MCGS4+1 IF MCGS4=5 THEN 计数=计数+1 Endif Endif IF 大臂缩回=1 THEN 缸左右移=缸左右移-1 物体水平移动=物体水平移动-1 IF 小臂缩回=1 THEN 缸上下移=缸上下移-1 物体垂直移动=物体垂直移动-1 Endif Endif IF 缸左右移=0 THEN 大臂缩回=0 Endif IF 缸上下移=0 THEN 小臂缩回=0

Endif IF 左转=0 THEN

转动=1 Endif IF 左转=1 THEN 转动=0 复位=1 Endif IF 转动=0 THEN IF 开始=1 THEN 复位=0 缸左右移1=缸左右移1+1 物体水平移动1=物体水平移动1+1 IF 小臂伸出=1 THEN 缸上下移1=缸上下移1+1 物体垂直移动1=物体垂直移动1+1 IF 大臂缩回=1 THEN 缸左右移1=缸左右移1-1 IF 小臂缩回=1 THEN 缸上下移1=缸上下移1-1 IF 复位=1 THEN 缸左右移1=0 缸上下移1=0 Endif

Endif Endif

Endif

Endif Endif

m=m+7

IF m>100 THEN m=0

Endif

!SetAlmValue(缸上

下移,缸上移上限, 3)

!SetAlmValue(缸上

下移 ,缸下移下限,

2)

!SetAlmValue(缸左

右移 , 缸左右移上

限, 3)

!SetAlmValue(缸左

右移 , 缸左右移下

限, 2)

!SetAlmValue(缸上

下移1 , 缸1上移上

限, 3)

!SetAlmValue(缸上

下移1 , 缸1下移下

限, 2)

!SetAlmValue(缸左

右移1 ,缸1左右移上

限, 3)

!SetAlmValue(缸左

右移1, 缸1左右移

下限, 2)

第4章操作说明

运行工程后，首先进入欢迎界面，然后进入数据提取界面，从上面菜单选项可以点击进入操作界面，旋转汽缸驱动的摆臂在最左端，点击开始按钮，大臂向左伸出，到达工件上方时停止，点击小臂伸出按钮，小臂伸出并吸取工件，此时计数器显示1，然后再点击大臂缩回按钮，工件就随着向上向右运动，然后点击左右旋转按钮，旋转汽缸驱动的摆臂旋转到另一边，此时点击大臂伸出按钮，工件随着大臂移动，再点击小臂伸出按钮，工件缓慢下放。然后再点击复会按钮，旋转汽缸驱动的摆臂又回到左端的初始位置。

同时，可以通过对缸上下移，缸1上下移，缸左右移，缸1左右移的上限值的设置，可以改变报警数据的值，显示报警信号。另外，每次点击按钮的时候，都会弹出一个选项框供给选择确认或者取消，如下图1所示，这样设计的目的是为了防止误操作带来的不良后果，只有当点击确认后，系统才会执行相应的操作，否则取消此操作，提高了操作的可靠性和稳定性。

第5章总结

大家经过几周的设计，终于做出了“机械手控制系统”的课程设计。通过本次课程设计，我学到了许多课本上学不到的知识,通过本次实践我深刻的体会到设计人员的艰辛及问题解决后的喜悦，同时，这次的课程设计基本上课本上的，课堂上王老师讲到的知识都运用到了，通过对所学知识的运用于应用，让我体会到了学习的乐趣，和大家一起努力的过程中，大家一起讨论，遇到问题相互讨论解决，让我感到了集体的力量，合作的乐趣，不但能培养我们独立思考问题的能力，同时也增强了我的动手能力。

本次课题设计利用组态软件MCGS对机械手控制系统进行监控，可以以最少的人员配置来加强对机械手的管理，提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。MCGS 是一种比较新颖的软件，将MCGS应用于机械手的自动控制对我来说是一次新的体验。

第6章致谢

在本次课题设计中，利用组态软件MCGS对机械手控制系统进行监控，可以以最少的人员配置来加强对机械手的管理，提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。MCGS是一种比较新颖的软件，将MCGS应用于机械手的自动控制对我来说是一次新的体验。

由于设计时间有限，也由于我们的知识水平有限，对组态软件MCGS掌握的不是很熟练，在设计期间出现了许多不懂的问题，论文中难免出现一些错误和不妥之处，在这里还恳请王彩霞老师能予以谅解。

同时，也十分的感谢王彩霞老师一直以来对我教学上的指导，是我在学习过程中学到了很多，谢谢王老师！

第7章参考文献

【1】张文明，刘志军主编《组态软件控制技术》，北京：北方交通大学出版社，2006-8-1