基于组态软件MCGS的机械手
基于PLC、MCGS组态软件的机械手控制的设计
Ｇ Ｘ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ 是三菱Ｐ Ｌ Ｃ 的编程软件 。 可进行程 序的线上更 改、 监控及调试 ， 具有异地读写Ｐ Ｌ Ｃ 程序功能。 程序采用梯形 图编写 ， 利用ＧＸ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ６ 仿真软件 ， 进行模 拟调 试程序 ， 方便 设计者及时修改 。 根据 实际情 况设 计系 统流程如 图１ 所示 。
图 １流 程 图
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ －０ ８ －１ ６
图 ２梯 形 图
作者 简介： 周华莉（ １ ９ ８ ４ －） ， 女， 湖南人， 本科， 毕业于浙江大学， 助理 工程 师， 研 究方 向： 机电一体 化。
ｌ 数 字 技 术
—
叶 鬲
数 控 技术
态、 指示 组态（ 包含文本显示组态 ， 各种指示灯组态） ， 根据 实际需要 设 计 不 同 的画 面 。 在触摸屏界面结构图 中， 下级 界 面 设 有 返 回上 级
一
２ ． ２ ． １程 序 设 计
１控制要求
机械手工作现场是不断将工件由一处搬运到另一处。 机械手有 上升 、 下降； 伸 出、 缩回； 左摆 、 右摆 ； 夹紧、 放松几个动作 ， 其 中上升 、 下降； 伸 出、 缩回 ； 左摆 、 右摆 由双二位五通双控 电磁 阀控制 ， 夹紧 、 放松 由二位五通单控 电磁 阀控制 ， 线圈通 电执行夹紧动作 ， 线 圈断 电时执行放松动作。 当机械手在原位（ 上限、 左限、 后 限位置） 时， 按下 启动 按钮 ， 机械手 的动作顺序如 下 ： 伸 出一下降一夹紧一上升 一缩 回一右摆一伸 出一放松一上升一缩 回一左摆 一原位 ， 监控系统要求 通 过 画面 实 时 显 示 机 械 手 现 场 工 作 状 态 。
基于MCGS的机械手控制系统
长沙航空职业技术学院（2012届）毕业设计（论文）基于MCGS的机械手控制系统2012年 5月目录封面 (1)摘要 (4)1绪论 (6)1.1课题研究的目的及意义 (6)1.2国内外机械手研究状况 (6)2机械手控制方式的选择和可编程序控制器介绍 (8)2.1机械手控制方式的选择 (8)2.1.1控制方式的分类 (8)2.2传感器 (8)2.2.1行程开关 (8)2.2.2压力传感器 (9)3 MCGS在机械手控制中的作用 (11)3.1MCGS的概述 (11)3.1.1 MCGS的简介 (11)3.1.2 MCGS的构成 (11)3.1.3 MCGS主要特性和功能 (12)3.1.4 MCGS的编程语言 (13)3.1.5 MCGS的数据结构 (13)3.1.6 MCGS的作用 (14)3.2工程的建立与变量的定义 (14)3.2.1工程的建立 (14)3.2.2变量的分配 (15)3.2.3变量的定义步骤 (17)3.2.4设备与变量连接 (19)3.3工程画面的建立 (22)3.3.1监控画面的制作 (24)3.3.2运行策略的建立及脚本程序的编写 (26)3.4动画的连接 (31)3.4.1指示灯的动画连接 (31)3.4.2机械手的动画连接 (33)3.5组态运行 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录A 系统流程图 (41)附录B 硬件接线图 (42)摘要MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套Windows平台的、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS在机械手控制系统中的应用。
利用组态软件MCGS设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。
基于MCGS的机械手系控制系统设计
毕业设计（论文）材料之二（1）安徽工程大学机电学院本科毕业设计（论文）专业：自动化题目：基于MCGS的机械手控制系统设计作者姓名：导师及职称：导师所在单位：电气工程学院年月日安徽工程大学机电学院本科毕业设计（论文）任务书2013届自动化专业学生姓名：Ⅰ毕业设计（论文）题目中文：基于MCGS的机械手控制系统设计英文：Manipulator control system design based on MCGSⅡ原始资料[1]王月芹.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2012(05)：133-135[2]郭洪武.浅析机械手的应用与发展趋势[J].中国西部科技，2012(10)[3]徐玲.基于MCGS组态软件气动机械手PLC控制系统设计[J].伺服控制，2012(01)：51-53[4]李景魁.基于PLC的机械手控制系统设计[J].煤矿机械,2012(10):147-148[5]刘小春.基于MCGS的PLC仿真实训系统的设计与实现[J].自动化技术与应用，2012(10)：46-57[6]吴青萍.基于MCGS软件的机械手控制系统研制[J].液压与气动.2010(10)，61-63Ⅲ毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义：机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
近年来随着工业自动化的发展机械手研究逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。
机械手非常广泛地应用在锻压、热处理、冲压、焊接、装配、锻造、机加、喷漆等不同行业。
特别是在高温、笨重、有毒、危险、多粉尘、放射性等恶劣的复杂劳动环境中，由于机械手具有显著的优点而受到广泛重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动生活条件，减轻工人劳动强度和实现现代化的工业生产自动化的一个主要手段。
不论国际还是国内的相关企业和机构都非常重视它的研究应用和发展。
2、本课题研究的主要内容：本课题主要研究的是基于MCGS的机械手控制系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。
基于MCGS组态软件的机械手模拟控制系统
关键词： 机械手； PLC； 组态软件 中图分类号： TP391.4 文献标识码： A doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2010.02.062
Research on Manipulator Simulation Controlling System Based on MCGS Configuration Software
146
（下移阀） 通电机
械手下移； 延时
5 秒 后 ， T0 闭 合 ， M1 得 电 并 自 锁 ，
Y2 （ 夹 紧 阀 ） 通
电机械手夹紧工
件； 机械手夹紧
工作后， T1 闭合，
M2 得 电 并 自 锁 ， Y4 （ 上 移 阀 ） 得
电机械手夹紧工
件上移； 上移行
程结束， T2 闭合， M3 得 电 并 自 锁 ， Y6 （ 右 移 阀 ） 得
左移阀=0；
右移阀=0；
放松阎=O；
夹紧阀=0；
机械手 x=0；
机械手 y=0
工件 x=0；
工件 y=100； /* 设置初始位置 */
if （运行标志==1)
{ if (n>=0&&n<50)
/* 下移 */
{下移阀=1；
机械手 y=机械手 y+2；
n=n+l；
……
} } 该程序在用户按 “运行” 按钮后使系统进入微型计 算机对 PLC 程序的仿真监控阶段， PLC 程序的控制信号 实时的反馈给 “组态王”， 驱动监控仿真界面动作， 使 用户可以感性的认识和学习相关的控制条件。
毕业设计---机械手自动分拣监控系统仿真
毕业设计说明书题目基于组态软件MCGS的机械手自动分拣监控系统仿真专业机电一体化技术班级姓名学号指导教师二○一○年十二月2011届毕业设计（论文）任务书设计题目: 基于组态软件MCGS的机械手自动分拣监控系统仿真设计条件：要求利用组态软件MCGS仿真满足控制要求的机械手自动分拣监控系统的运行过程。
设计任务：机械手分拣系统主要由三个机械手和一条传送带组成，三个机械手的功能分别是上料，正品捡拾和次品捡拾，在每个机械手旁边都有料盒，上料机械手按照一定要求将待分拣产品放在传送带上，分拣机械手是按照检测结果将产品分类，分别放入各自身旁的料盒中，传送带按一定速度运转，其上安装三个间隔相同的位置传感器，第一个位置传感器旁装有产品质量传感器，用来判断到来的产品是否合格，第二个和第三个位置传感器分别放置在两个分拣机械手附近，当传感器感应到产品到时可发出信号驱动相应的机械手动作。
控制要求如下：1．传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停滞状态，其他时间连续运转。
2.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，判断是否合格，同时上料机械手再上料，完成后启动传送带。
3.两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，如合格驱动正品机械手动作，如不合格，正品机械手不动作，等该产品到达位置传感器3时次品机械手动作，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。
毕业设计（论文）内容包括：1）组态监控画面的设计及实时数据库的构建。
2）脚本程序的设计思路及流程图。
3）脚本软件的编程及设计要求的实现。
起止日期：2010年月日－ 2010年月日（共周）指导教师：赵建伟审核（教研室主任）：批准（系主任）：设计评语：指导教师签字：年月日答辩：考核组长：总成绩：摘要MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。
基于MCGS组态软件的机械手控制系统
机械手的工作由气缸驱动，气缸由对应电磁阀 控制。上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位置 电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由单线圈两位置 电磁阀（称夹紧电磁阀）控制。当机械手右移到位 并 准 备 下 降 时 ，为 确 保 安 全 ，须 在 右 工 作 台 无 工 件 时才允许下降，并用光电开关进行有无工件检测。
时器启动1endif定时器启动0endifendif设备窗口是连接和驱动外部设备的工作环境mcgs组态软件采用在串口通讯父设备下挂接通讯子设备的处理机制组态工程所用通讯子设备构件为三菱fx485该设备用于mcgs读写三菱fx系列中支持rs485通信协议的plc设备
兵工自动化 2007 年第 26 卷第 8 期
·56·
兵工自动化 2007 年第 26 卷第 8 期
自动测量与控制 Automatic Measurement and Control
O. I. Automation 2007, Vol. 26, No. 8
机械手的控制由开关控制，且所需 I/O 点数不 多，计 14 个输入量，6 个输出量，因此系统选用性 价比较高的三菱 FX2N-32MR 小型 PLC，图 1 为 FX2N-32MR 输入/输出端子地址分配定义。
Keywords: Manipulator; FX2N-32MR PLC; MCGS configuration software
0 引言
高危工业生产中，经常应用机械手系统。采用 PLC 控制的机械手系统由机械手、支撑架、执行器、 位置传感器、气缸等组成；上位机监控采用全中文 工控组态软件 MCGS 设计，具有动画显示、流程控 制、数据输入/输出、参数在线设置等功能。
参考文献：
[1] 袁 秀 英 . 组 态 控 制 技 术 [M]. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社 ,
基于MCGS组态对机械手模拟现场工作的实现
１ 机 械手 系统工 作性 能
台 ， 真 界 面 虚 拟 被 控 对 象 可 以 通 过 ＭＣ Ｓ软 仿 Ｇ 件 中 的子 图 连 接 、 口连 接 或 利 用 图 片 处 理 的 窗
行 环境 则按 照组 态 环 境 中构 造 的组 态 工程 ， 以设
组 态软 件 作 为用 户 可 定 制 功 能 的软 件 平 台
工具 ， 利用 上 位 机 以 ＭＣ ＧＳ组 态 软 件 为 设 计 平
计 者指定 的方式运 行 ， 进行 各种 处理 ， 并 完成用 户
组 态设计 的 目标和 功能 。
方法 按 照 制 定 样 式 的 功 能 设 计 出 来 ， 根 据 系 并 统要求在软件基 础上 对 系统进行 二次 开发 ， 采
用 动 画 、 像 连 接 技 术 ， 设 计 的 人 机 界 面 形 图 使象、 动Fra bibliotek 生 活泼 。
座 的旋 转 步进 电 机 通 过 １ １同步 带 轮传 动 。另 ： 外加 上 回 零 、 位 及 其 他 附 件 组 成 。抓 手 直 接 限 装 到 气缸 上 ， 用 不 同 的 抓 手 可 以 实 现 不 同 的 选
的控 制信 号 有 人 机 界 面 控 制 。人 机 界 面 和 Ｐ Ｃ Ｌ
通过 通讯线 实 现数 据 的交 换 。抓手 的夹 紧 、 开 松 用气缸 控制 。 ２ 组态 软件 实现控 制的 可行 性
ＭＣ ． 软 件 系统包 括组态 环境 和运 行 环 ＧＳ６ ８ 境 两个 部分 。组 态环 境相 当于 一套完 整 的工具 软 件， 帮助设 计 者设 计 和 构 造 自己 的应 用 系统 。运
基于MCGS的机械手系统控制毕业设计
目录摘要 (3)1 前言 (3)2 MCGS组态软件概述 (4)2.1 MCGS组态软件的基本特点和功能 (4)2.2 MCGS的分类和发展 (5)2.3 MCGS的编程语言 (6)2.4 MCGS的数据结构 (7)2.5 MCGS的作用 (7)3MCGS组态设计 (8)3.1 建立画面 (8)3.1.1 建立画面的方法 (8)3.1.2 定义组态变量 (9)3.1.3 变量类型 (9)3.1.4 开关型变量的建立 (10)3.1.5 数值型变量的建立 (10)3.1.6 动画设计 (11)3.2 脚本程序设计与调试 (12)3.2.1 脚本程序设计 (12)3.2.2 调试 (16)3.3 MCGS手动控制设计 (16)3.3.1 MCGS工程的建立和变量的定义 (16)3.3.2 变量定义的步骤 (18)3.3.3 动画的制作及链接 (19)3.3.4 调试 (22)4 机械手的验证 (23)4.1机械手手动画面的验证 (23)4.1.1手动画面的进入 (23)4.1.2 夹紧效果 (24)4.1.3 上移效果 (24)4.1.4 右移效果 (25)4.1.5 下移效果 (25)4.1.6 放松效果 (26)4.2机械手自动画面的验证 (26)4.2.1机械手自动监控画面 (26)4.2.2机械手自动控制移动画面 (27)4.3 PLC的验证 (27)4.3.1定时器 (27)4.3.2指示灯显示 (27)4.4验证结果 (28)5 结论 (29)6 参考文献 (30)7 致谢 (31)基于MCGS的机械手系统控制摘要：MCGS是一种用于快速构造和生成嵌入式计算机监控系统的组态软件，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。
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，机械手控制系统具体的实现是利用PLC控制，通过PLC控制，使得机械手能够按照一定的模式动作，经过调试，最终可以可靠运行。
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MCGS组态课程设计
题目基于组态软件MCGS的机械手
学号P091812830
姓名戚飞
同组人张雷、侯腾飞、龚友兵、韦善树、王洪特专业班级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
1章绪论
组态软件的作用
随着中国改革开放的深入，人们对软件的认识有了重大改变，现在组态软件已在中国市场确立了其应有的地位。
并逐步进入了上升期，组态软件将在其中扮演重要的佳品、角色。
中国的现代化建设正处于上升期，新项目的上马、基础设施的改造大量需要组态软件。
了那个一方面，传统产业的改造、原有系统的升级和扩容也需要组态软件的支撑。
随着经济水平的提升信息化社会将为组态软件带来更多的市场商机。
组态软件是数据采集与过程控制的专业软件，它们是在自动控制监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面，期与设置的各种软件模块可以非常容易的完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件。
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.功能多样
2.丰富的画面显示组态功能
3.多任务的软件运行环境、数据库管理及资源共享
第3章组态动画连接
3.1 MCGS实时数据库的概述
MCGS中的数据不通于传统意义上的数据或变量，它不只包含了变量的数值特征，还将与数据相关的其他属性及对数据的操作方法封装在一起，作为一个整体，以对象的形式提供数据服务。
这种把数值、属性和方法定义成
一体的数据称为数据对象。
MCGS用数据对象表述系统中的实时数据，用对象变量代替传统意义的值变量。
把用数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库。
实时数据库是MCGS的核心，是应用系统的处理中心，如下图所示，系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。
设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件对数据进行操作和处理。
3.2 MCGS数据对象的类型
1. 开关型数据对象
2. 数值型数据对象
3. 字符型数据对象
4. 组对象型数据对象
3.3 数据对象的作用域
实时数据库中定义的数据对象都是全局性的，MCGS各个部分都可以对数据对象进行操作，通过数据对象交换信息和协调工作。
数据对象的各种属性在整个运行过程中都保持有效。
第4章设计方案
4.1 控制要求
当设备接通电源和气源，运行后，首先执行复位动作，旋转汽缸驱动的摆臂左转到最左端，摆臂缩回到位，夹爪打开，提取汽缸上升到位。
然后进入工作运行模式，按下启动按钮，操作手单元先摆臂汽缸后提取汽缸依次伸出，提取汽缸伸出到达下端后夹爪夹取工件，夹紧工件后，再按照先提取汽缸后摆臂汽缸的顺序依次缩回，然后摆臂汽缸摆到右端，等待工件送出信号，再次按下启动扭，工件送出，摆臂汽缸，提取汽缸依次伸出，然后放下工件，再按照逆过程返回到初始位置。
要求利用组态软件MCGS能够对以上过程进行实时监控。
4.2 控制过程
操作手单元旋转气缸的左转、右转，夹爪的打开、闭合，摆臂气缸的伸出、缩回，分别由双线圈二位五通电磁阀控制气缸的运动控制。
当左转电磁阀通电，旋转汽缸驱动的摆臂左转，当左转电磁阀断电，旋转汽缸驱动的摆臂停止左转，保持现有状态。
当右转电磁阀通电，摆臂右转。
同样夹爪的打开、闭合也由相应的电磁阀控制。
提取气缸的上升与下降由单线圈二位五通电磁阀控制汽缸的运动来实现的。
线圈通电时执行下降动作，断电时执行上升动作。
为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关。
当执行用户程序的第一个扫描周期第一个信号送入。
以后的移位脉冲信号由代表步位状态中间继电器的常开接点和代表处于该步位的转换条件接点串联支路依次并联组成。
当操作完成后
机械手回到原位。
若启动电路保持接通，机械手将重复工作，当按下停止按钮时，机械手立即停止工作，当按下复位按钮时机械手复位
4.3组态监控画面设计
大臂伸出的大小变化的属性设置
大臂伸出的可见度的属性设置
小臂伸出的大小变化的属性设置
小臂伸出的水平移动的属性设置小臂伸出的可见度的属性设置
物体的水平移动设置物体垂直移动设置
4.4实时数据库的构
4.5 脚本程序设计
IF 复位=1 THEN 缸上下移=0
缸左右移=0
物体垂直移动 = 0
物体水平移动 = 0
Endif
IF 缸左右移=0 OR 缸上下移=0 OR 物体水平移动 = 0 OR 物
体垂直移动 =0 THEN 复位=0
Endif
IF 开始=1 OR 大臂伸出=1 THEN 缸左右移=缸左右移 + 1
Endif
IF 缸左右移=30 THEN 大臂伸出=0
开始=0
Endif
IF 小臂伸出=1 THEN 缸上下移=缸上下移 + 1
Endif
IF 缸上下移=30 THEN 小臂伸出=0
Endif 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
IF 缸上下移=0 THEN 小臂缩回=0
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 Endif
IF 缸左右移=0 THEN 大臂缩回=0 Endif
IF 左转=1 THEN
转动=0
右转=0
Endif IF 右转=1 THEN
转动=1
左转=0 Endif
致谢
经过为期几周的设计，我们终于完成了机械手操作实现，过程中遇到了很多的困难，但是通过团队的讨论帮助都一一解决了，在这个过程中进一步熟悉了MCGS组态软件的运用，收获不小。
感谢团队队友的合作，对王彩霞老师的教导和指正表示深深的感谢
参考文献
《MCGS组态软件培训教程》。