基于plc编程的机械手控制设计论文

（2012届）本科毕业设计（论文）资料题 目 名 称：基于PLC编程的机械手控制设计 学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 蒋朝迷 班 级： 081 学号 指导教师姓名： 杨丽 职称 讲师 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处 2012届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业论文（2012届）本科毕业设计（论文）题 目 名 称： 基于PLC编程的机械手控制设计 学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 蒋朝迷 班 级： 081 学号 指导教师姓名： 杨丽 职称 讲师 最终评定成绩： 2012年 月 40 / 85文档可自由编辑打印摘 要本文介绍了采用可编程控制器（PLC）作为核心控制部件，并利用计算机进行组态监控的机械手控制系统。文章介绍了机械手的结构，对机械手的控制系统进行了分析，在此基础上提出了基于PLC的机械手控制方案，并对方案进行了论证，根据机械手的工作原理，设计了流程及程序，对按钮，继电器，开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了机械手搬运过程的自动化。通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。后面加入点MCGS的内容，摘要还要写详细点关键词：PLC；机械手；组态；继电器AbstractThis article used programmable controller PLC to realize the manipulator completely automatic control, explained the PLC control principle method, the characteristic and controlled the manipulator the characteristic. The article during introduction manipulator structure, carries on the analysis to the completely automatic manipulator control system, proposed in this foundation based on the PLC completely automatic manipulator control plan, and has carried on the proof to the plan, has carried on the design according to the manipulator principle of work to the procedure and the flow, has the intellectualized degree high, safe reliable and so on the characteristics. To the button, the relay, the switch and so on other some I/O spot carries on the control, realized the manipulator to carry things the process automation. General manipulator can quickly change the work program, and robust, high intelligence, safe, reliable, convenient, and flexible.Keywords: Programmable Logic Controller; manipulator; MCGS; control relay 目 录摘 要IAbstractII目 录III1绪论11.1选题的背景意义11.2国内外机械手研究概况11.3自动控制的应用领域21.4本次毕设主要研究的内容32系统的总体设计42.1机械手控制系统简介42.2控制系统的组成43硬件的理论与设计63.1硬件设计63.2可编程序控制器63.2.1可编程控制器的基本概念与基本结构63.2.2可编程控制器的基本特点73.2.3 S7-300系列PLC83.2.4 PLC接线图93.2.5开关量I/O模块的选择103.2.6可编程序控制器I/O分配表123.3机械手的动作实现过程134程序设计154.1编程指令的选择154.1.1 PLC程序的设计154.1.2 梯形图重点程序段落分析154.1.3 PLC程序的调试174.2组态监控设计184.2.1变量的定义184.2.2界面的设计194.2.3运行策略的建立及脚本程序的编写204.2.4组态运行22结论24参考文献25致 谢26附录1程序清单27第一章 绪论本章阐述了毕业论文选题的背景意义、机械手的发展历史以及自动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值，包括目前的应用范围及发展的前景。1.1选题的背景意义 稍微再加点内容咯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逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。国内外都十分重视它的应用和发展。可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC。机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。我国自动化水平本身比较低，因此用PLC来控制的机械手还比较少。本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制的。通过此次设计可以更进一步学习PLC的相关知识，了解世界先进水平，尽可能多的应用于实践。MCGS是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，在自动化领域中有着广泛的应用。本设计通过MCGS组态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，使机械手的动作过程更加形象化。1.2国内外机械手研究概况机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过40多年的发展，现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备。目前，正式投入使用的绝大部分机械手属于第一代机械手，即程序控制机械手。这代机械手基本上采用点位控制系统，没有感觉外界环境信息的感觉器官，主要用于焊接、喷漆和上下料。第二代机械手具有感觉器官，仍然以程序控制为基础，但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正。这代机械手通常采用接触传感器一类的简单传感装置和相应的适应性算法。现在，第三代机械手正在第一、第二代机械手的基础上蓬勃发展起来，它是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为做出自主决策能力的智能化机械手。它能识别景物，具有触觉、视觉、力觉、听觉、味觉等多种感觉，能实现搜索、追踪、辨色识图等多种仿生动作，具有专家知识、语音功能和自学能力等人工智能。目前机械手技术有了新的发展：出现了仿人型机械手、微型机械手和微操作系统（如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行器等）、机械手化机器、智能机械手（不仅可以进行事先设定的动作，还可按照工作状况相应地进行动作，如回避障碍物的移动，作业顺序的规划，有效的动态学习等）。机械手的应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展，并且蓬勃发展的军用机械手也将越来越多地装备部队。国外方面：近几年国外工业机械手领域有如下几个发展趋势。机械手性能不断提高，而单机价格不断下降；机械结构向模块化、可重构化发展；控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。国内方面：目前在一些机种方面，如喷涂机械手、弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、特种机械手基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信、协调控制技术；在基础元件方面，谐波减速器、机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。从技术方面来说，我国已经具备了独立自主发展中国机械手技术的基础。1.3自动控制的应用领域现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。在发达的工业国家，PLC已经广泛的应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC。PLC的应用领域主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。1.4本次毕设主要研究的内容本课题主要研究的是基于西门子S7-300PLC的机械手模型控制系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。通过设计编制PLC程序实现机械手模型控制系统的自动控制。利用组态软件MCGS设计出人机界面，进行设备和数据对象的连接，实现动画连接，实现机械手的监控。通过MCGS将机械手的动作过程进行动画演示，使机械手的动作形象化。提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，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。第二章 系统的总体设计机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成。本章将介绍所设计的机械手整体结构，给出控制系统和执行机构的框图，并附文字说明。介绍流程、工作方式及工作特点。2.1机械手控制系统简介本次设计的机械手是以工业使用为目的，在一些工业环境下，机械手的工作强度大。要想在相对恶劣的条件下长时间连续工作，就需要机械手的控制系统更加稳定耐用，从而达到更好的经济收益。但是，对于控制系统来说，能达到如此的地步，就需要相当的技术标准。这样来说，成本就将大幅度提高。 作为工业用途的机械手，其过高的成本可以凭借其出色的性能所带来的经济效益来弥补。可编程序控制器是一种能够适应多种工业环境的控制装置，其稳定的性能受到广大工业生产者的好评。这种控制系统具有极高的可靠性和灵活性。应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。在性能价格比不断提高的同时，它所带来的成果越来越明显。综上，本次设计的工业用途机械手控制系统将由PLC可编程序控制器作为主要组成部分。2.2控制系统的组成 介绍具体一点，包括机械手的整个结构控制系统是支配执行系统按规定程序动作得到电气控制装置。控制系统所控制的因素包括执行系统各部分的动作、动作顺序、位置、时间和速度等。本次设计的控制系统主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离散型指令为指令源。通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受控行为来指挥供电电路给电动机供电，实现了对模拟机械手的控制。控制电路的组成主要包括：可编程序控制器、继电器组和连接电路。其中，继电器为主要执行模块，PLC所发出的数字指令控制继电器线圈，通过继电器的开合实现对机械手的控制。图2.1系统结构框图在图2.1中可以看出，对供电电路的控制是本次设计的最终目的，也就是说，继电器的开合为控制电路的主要动作。通过继电器的开合控制机械手的上升、下降、左移、右移、夹紧、放松，这就是继电器组的主要功能。第三章 硬件的设计与选择本章将给出本次设计的机械手电路原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。原理图中包括了供电回路图和控制回路图。元器件除PLC以外还包括了继电器组、电机和传感器等。3.1硬件设计 具体点硬件设计的整体思路就是通过PLC输出的数字信号控制继电器组，达到控制电路的目的。3.2可编程序控制器3.2.1可编程控制器的基本概念与基本结构随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。 可编程控制器的基本概念国际电工委员会对PLC作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按以于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 可编程控制器的基本结构CPU模块输入模块输出模块输出电源电源开关可编程控制器PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成，如图1-1所示。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。 图3.2可编程控制器的基本结构图 CPU模块CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。 I/O模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块它们是联系系统外部设备和CPU模块的桥梁。 编程器编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监控用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序。一般用于小型机或用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机上直接生成梯形图或指令表程序，并且可以实现不同编程语言之间的相互转换。程序被编译后通过PC/PPI电缆可以下载到PLC中去，也可以将PLC当中的程序上传到计算机当中来。 电源PLC一般使用AC 220V电源或DC 24V电源。内部的开关电源为各种模块提供不同电压等级的直流电源。3.2.2可编程控制器的基本特点可编程控制器具有编程方法简单易学、功能强大、性价比高、硬件配套齐全，用户使用方便、适应性强、可靠性强、抗干扰能力强、系统的设计、安装、调试工作量少、维护工作量小、维护方便、体积小、能耗低等特点。3.2.3 S7-300系列PLC西门子公司的SIMATIC S7-300系列属于中小型PLC，最大可以扩展32个模块。电源、CPU和其他模块都是独立的，可以通过型总线把电源、CPU和其他模块紧密固定在西门子S7-300的标准轨道上。单机架结构PLC最多可安装的信号模板（包括SM、FM、CP）总数为8个。当组成一台PLC需要8个以上的信号模板时，则应增加机架，称为扩展机架，这就是多机架PLC。各机架之间的通讯是通过接口模板IM（365）实现的。SIEMATIC S7-300系列的CPU有四种工作模式，模式的选择是通过一个钥匙开关进行操作的：1. RUP-P（即运行-编程）位置：运行时还可以读出和修改用户程序，改变运行方式。2. RUN（运行）位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修改用户程序。3. STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序。4. MRES（清除存储器）：使CPU回到初始状态。S7-300的可靠性非常高，可以用语句表、梯形图和功能块图编程。它的指令丰富，简单易学，内置有高速计数器、高速脉冲输出和PID控制器等特殊功能，最大可以扩展到65536点数字量I/O或4096路模拟量I/O，最多有512多KB的程序和数据存储空间。S7-300提供了近10种通讯方式以满足不同的应用需求，从RS-485通信/编程接口通讯到自由口模式通讯，从PPI协议通讯到MPI协议通讯，从简单的S7-300之间的MPI通讯到S7-300通过Profibus-DP网络通讯，甚至到S7-300通过工业以太网通讯。在网络需求已日益成为必要的今天，强大的通讯无疑会使S7-300为更多用户服务。你选择的各个硬件型号是哪些要写清楚3.2.4 PLC接线图1MI0.0I0.1I0.2I0.32MI0.4I0.5I0.6.61LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6Q0.7I0.73MI1.0I1.1I1.2I1.34MI1.4I1.5I1.6I1.75MI2.0I2.1I2.2YV1YV2YV3YV4YV5HLST1ST2ST3ST4SB1SB2SB3SB4SA1-1SA1-2SA1-3SA1-4SA1-5SB5SB6SB7SB8SB9ST5图3.2工件传送机械手控制接线图3.2.5开关量I/O模块的选择 开关量输入模块的选择开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，即汇点式和分组式。汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60。为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。 开关量输出模块的选择开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式。 分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V2A的点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(82A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60。开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。3.2.6可编程序控制器I/O分配表表3.1I/O分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号上限位行程开关ST1I0.0上升电磁阀YV1Q0.0下限位行程开关ST2I0.1下降电磁阀YV2Q0.1左限位行程开关ST3I0.2右移电磁阀YV3Q0.2右限位行程开关ST4I0.3左移电磁阀YV4Q0.3下降点动按钮SB1I0.4夹紧电磁阀YV5Q0.4上升点动按钮SB2I0.5原点指示灯HLQ0.5左移点动按钮SB3I0.6右移点动按钮SB4I0.7手动操作方法选择开关SA1-1I1.0回原点操作方法选择开关SA1-2I1.1单步操作方法选择开关SA1-3I1.2单周期操作方法选择开关SA1-4 I1.3自动循环操作方式SA1-5 I1.4回原点启动按钮SB5 I1.5全自动启动按钮 SB6 I1.6 全自动停止按钮 SB7 I1.7工件检测光电开关ST5 I2.0夹紧工件点动按钮 SB8 I2.1 放松工件点动按钮SB9 I2.23.3机械手的动作实现过程机械手的全部动作由步进电机和直流电机进行驱动控制。机械手结构示意图如图3-5所示。步进电机的运动需要驱动器，有脉冲输入时步进电机才会动作，且每当脉冲由低变高时步进电机走一步；改变电机转向时，需要加方向信号。机械手的上升/下降、前伸/后缩动作就是通过控制这两个步进电机的正反转来实现的。基座正转/反转和气夹正转/反转是通过两个继电器的吸合与断开来控制直流电机的转动方向来实现的。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀控制。当该线圈通电时，机械手放松；该线圈断电时，机械手夹紧。打开电源，按下起动按钮时，开机复位。机械手的动作示意图如图3-6所示机械手若不在原点则PLC向驱动器一同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机一反转，横轴后缩。当后缩到位时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到底时碰到上限位开关，上升停止，回到原点。主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，气夹电磁阀断电，机械手夹紧。夹紧后，主机向驱动器二只输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC向驱动器一只输入脉冲信号，步进电机一正转，机械手前 图3.3 （a）机械手机构示意图伸，前伸到位时，碰到前限位开关，前伸停止。主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，主机向驱动器二只输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC向驱动器一同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机一反转，横轴后缩。机械手后缩，当后缩到底时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关，下降停止，回到原点。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。 图3.3 (b) 机械手的动作示意图第四章 软件设计 4.1编程指令的选择方案一：使用起保停电路的编程方式。用辅助继电器代表步，仅仅使用与触电和线圈有关的指令。编出程序规范，具有易于阅读和容易查错的优点，但因为存在大量的自保持触点，使程序代码较长。方案二：采用以转换为中心的编程方式。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，会有很大帮助。方案三：采用LAD指令的编程方式。LAD指令（梯形图指令）是西门子公司设计的专门用于顺序控制的指令，使用该指令可以使编制顺序控制程序更加方便，而且易于调试和维护，且代码较短。经论证本次设计采用的编程方式选用方案三。4.1.1 控制程序的设计操作时，机械手分为手动操作方式、回原点操作方式、单步操作方式、单周期操作方式和自动循环操作方式。程序流程图见附录1、顺序功能图见附录2、梯形图见附录3、指令表见附录4。4.1.2 梯形图重点程序段落分析控制系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面和最右边且松开时，称为系统处于原点状态。左限位开关I0.2、上限位开关I0.0的常开触点和表示机械手松开的Q0.1的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”存储器位M0.5接通变为ON，并接通Q0.5，原点指示灯亮。（1）手动程序与自动程序的切换。如图，第1逻辑行至第3逻辑行为手动程序与自动程序的切换程序。 接通可编程控制器的电源时，若机械手处于原点状态，M0.5接通，SM0.1接通一个扫描周期，M0.0别置位，为进入单步、单周期和连续工作方式作好了准备。此时，系统进入自动工作方式。若在图中，如果第1逻辑行中的M0.0未被置位，也就是说，机械手未被处于原点状态，此时系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作，系统为手动工作方式。（2）手动程序。在图中，第4逻辑行至第9逻辑行为手动控制程序。将转换开关SA1扳至单步方式，I1.2在第11逻辑行中的常闭触点断开，系统执行手动程序。（3）自动程序。在图中，第10逻辑行至第20逻辑行为不包括自动返回原点的自动控制程序。当把选择开关扳向自动位置时，I1.4的常开触点闭合，此时系统进入不包括自动返回原点的自动控制程序。在第10逻辑行中，按下启动按钮I1.6时，M0.7接通并自锁，且第11逻辑行中的M0.6也接通，使得M0.6 在第12逻辑行至20逻辑行中的常开触点闭合，允许转换为自动工作方式，若系统处于原点状态，接通电源则M0.0接通。自动程序包括单周期工作方式和全自动工作方式。（4）返回原点程序。在初始状态下，若系统不在原点是，则需要将系统返回原点。在图中，第28逻辑行和第29逻辑行为返回原点程序。这里的图一个都没看见图4.2图4.3图4.4图4.5图4.6图4.7图4.84.1.3 PLC程序的调试由于PLC是专门为工业生产环境设计的控制装置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。但环境过于恶劣、电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都将不能保证PLC正常、安全、可靠的运行。因此，讨论PLC设计调试就具有十分重要的意义。在程序调试过程中出现了一系列的问题，但最终都一一解决了。在使用LAD指令编程时，刚开始由于对LAD指令掌握的不是很好，所以犯了不少错误，加上机械手模型装置本身存在的一些问题，所以在调试程序时，机械手动作不符合控制要求。经过不断查阅资料，研究、改进，最终程序调试成功。机械手运行良好，动作正确、符合控制要求。PLC外部电气接线图见附录5。接线图可以放在论文中4.2组态软件设计运用组态软件建立机械手监控系统亦为任务要求。采取上位机观察能更直观的显示出整个模拟自动控制过程，丰富了毕业设计内容，更会体现出对学生考核的全面性及综合性。可以对MCGS介绍一下4.2.1变量的定义图4.9变量的定义过程在利用组态软件的编辑过程中，首先应定义所要用到的变量，包括变量的描述，变量的类型，定义变量地址，选择连接的设备，寄存器。也有些是原系统内部已经定义好的变量，如时间和日期等等，可以直接放入界面使用，并且会访问到操作系统的时钟。在定义变量的过程中，应将从PLC中直接inputoutput的信号变量定义为离散型信号，如启动，停止等。而在自动控制过程中调用从预先写入寄存器内的参数时，应将此类信号变量设置为整型变量，如左移长度、右移长度等等。4.2.2界面的设计图4.10界面的设计本次设计的界面比较简陋，没有模仿机械手的多角度效果，只是显示出机械手的左右移动、上下移动，和夹紧、松开动画。当按下启动按钮时会实现连续运行功能，直到按下停止按钮或复位按钮；当按下单步按钮时，只会实现单步运行的功能。每个按钮都有相应的指示灯指示。具体实现方法会在下节说明。4.2.3运行策略的建立及脚本程序的编写1、运行策略的建立 监控部分要一步一步都要写清楚，这里太简单了点进入“运行策略”窗口中，双击进入“循环策略”窗口，右键单击点击工具条，选中 “新增策略行”，增加一策略行。单击“策略工具箱”中的“脚本程序”将鼠标指针移到策略块图标上，单击鼠标左键，添加脚本程序构件。图4.23循环策略窗口4.2.4组态运行保存所有组态设置，然后关闭组态监控程序。将PLC程序下传到PLC装置中并让其运行，切换到离线状态，然后启动MCGS，进入组态工程运行界面。在运行中通过对按钮的操作可检测所编程序的正确与否。经过运行测试，该组态监控软件可对机械手控制系统的动作过程进行有效监控，PLC程序达到了控制要求。 图4.15模拟演示上图并为运行组态软件进入演示画面，运行机械手如图4.15所示，动画连接成功。结束得太快了点结论在本次课题设计中，机械手模型控制系统采用PLC进行控制，大大提高了该系统的自动化程度，减少了大量的中间继电器、时间继电器和硬件接线，提高了控制系统的可靠性。同时，使用PLC进行控制可方便更改生产流程，增强控制功能。通过本次设计，可以根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，实现机械手控制系统的不同工作需求，机械手控制系统具有了很大的灵活性和可操作性。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。本文中介绍的机械手模型控制系统对于教学有很好的辅助作用。机械手控制技术是一项综合型的技术，机械手控制系统又是一个复杂的随机系统，本次设计的机械手模型控制系统与真正的机械手控制系统之间还有很大的差距。由于对组态软件MCGS掌握的不熟练，软件的一些功能没有能应用到监控系统中。另外，本文中的机械手模型控制系统比较简单，还需要不断改进和加强。参考文献文献再加点，论文里摘抄的部分要标注出来并与文献的号码对应1 廖常初可编程序控制器应用技术(第四版)重庆：重庆大学出版社，2005，1-142 许志军工业控制组态软件及应用北京：机械工业出版社2005，192-1983 王承义机械手及其应用北京：机械工业出版社，1981，12-254 谢克明、夏路易. 可编程控制器原理与程序设计. 电子工业出版社，17-265 自动化网论坛. 机械手控制6 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司MCGS用户指南7 袁秀英组态软件技术北京：电子工业出版社2003，6-37，154-1598 何献忠，李卫萍，刘颖慧，彭华厦.可编程控制器应用与技术北京.：清华大学出版社2011,74-84致 谢随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导杨丽老师对我们悉心的照顾，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。附录1 PLC程序清单附录2 MCGS脚本程序机械手自动控制的脚本程序的编写。IF 下降=0 THEN垂直移动量 = 垂直移动量 + 1ENDIFIF 上升=0 THEN 垂直移动量 = 垂直移动量 - 1ENDIFIF 前伸=0 THEN水平移动量 = 水平移动量 + 1ENDIFIF 后缩=0 THEN水平移动量 = 水平移动量 - 1ENDIFIF 启动按钮=1 AND 复位按钮=0 THEN 定时器复位=0定时器启动=1ENDIFIF 启动按钮=0 THEN 定时器启动=0ENDIFIF 复位按钮=1 AND 计时时间=44 THEN定时器启动=0ENDIFIF 定时器启动=1 THENIF 计时时间5 THEN下降=0放松=0EXITENDIFIF 计时时间7 THEN夹紧=0下降=1放松=1EXITENDIFIF 计时时间12 THEN工件夹紧标志 = 1上升=0EXITENDIFIF 计时时间22 THEN前伸=0上升=1EXITENDIFIF 计时时间27 THEN下降=0前伸=1EXITENDIFIF 计时时间29 THEN放松=0下降=1夹紧=1EXITENDIFIF 计时时间34 THEN上升=0工件夹紧标志 = 0EXITENDIFIF 计时时间=44 THEN后缩=1定时器复位=1EXIT ENDIFENDIFIF 定时器启动=0 THEN下降=1后缩=1上升=1前伸=1ENDIF M0.0 M3.0 M3.1Q0.0S Q0.1T37Q0.2M3.2M3.3Q0.3 M3.4Q0.0 M3.5RQ0.1T38 M3.6Q0.2 M3.7 Q0.4 附件专业本科毕业论文管理制度与相关文件汇编大学教育科学学院系二零一三年七月目 录专业本科毕业论文写作规范3专业本科毕业论文参考文献写作要求9专业本科毕业论文装订规范与要求20专业本科毕业论文指导教师工作要求22大学本科毕业论文（设计）封皮样式24学位论文独创性声明25大学本科生毕业论文任务书26大学本科生毕业论文评审书27大学教育科学学院本科毕业论文开题报告2013版28大学毕业论文（设计）指导记录32专业本科毕业论文写作规范为了加强对我院专业本科毕业论文工作的规范化管理，现将毕业论文写作过程中需遵循的格式规范做如下要求。一、毕业论文的选题与设计要求专业本科毕业论文的内容选题必须是心理学领域或与心理学相关的交叉领域课题，符合专业培养目标要求，具有一定的学术性。在研究设计与方法上必须采用实证研究范式，即相关设计或因果实验设计，具体收集数据方法可用实验法、测验法、问卷法、访谈法、观察法。二、毕业论文的组成部分及写作要求（一）封面封面模板由学校统一制定，但封面的颜色由本学院规定。作者应将封面上的相关内容（毕业论文题目、学生姓名、学生学号、学院名称、专业名称、指导教师等）用计算机填写完成（注意适当对齐）后再套印输出，填写时注意修改封面模板上的届数及年月。印刷输出前请向学院办公室询问封面颜色和年月时间。（二）目录目录需通过WORD定义三级大纲形式自动生成目录。目录内容包含：中文题目与摘要页、英文题目与摘要页、正文各部分、参考文献、附录、致谢（或后记）、学位论文独创性声明。目录的二级标题与一级标题、三级标题与二级标题在格式上应自动向内缩进2个字符；页码右对齐。字体采用宋体5号字，数字采用5号Times New Roman字体编排。中英文摘要页单独编排页码，页码居中采用罗马数字排序。（三）题目、摘要、关键词题目：说明该研究做了哪些方面的探讨以及研究中的变量有哪些。如果是相关研究，应指出是哪两个或几个变量之间的相关；如果是因果研究，要尽量讲清实验中的自变量和因变量是什么。应让读者根据题目就能判断该研究属于哪种类型。注意将所要研究的问题界定清楚，题目不要过大或含糊不清。此外，在题目中应尽量明确界定所要研究的被试群体，这一点尤其体现在发展研究上。应注意使题目简洁明了：题目一般在25个字以内，言简意赅，尽量不使用副标题。为了便于检索，应在题目中拼写出所有的术语的全称，尽量避免使用缩略词。英文题目表达可以不与中文题目完全一致，但要求与中文题目内容要对应。摘要：是对全文内容的概括，方便论文检索，限500字以内。主要内容包括：目的（说明研究问题与对象）、方法（说明研究方法）、结果（概括主要结果）、结论（简要结论）。写作要求高度概括，独立成文；一般在500字以内；不包含任何论文中没有的内容；摘要中应该写出术语的全部名称，不要用缩略词；摘要不能出现文献引用。英文摘要(Abstracts)，主要内容包括：Objective; Method; Results; Conclusions。其表达可以不与中文摘要完全一致，但要求与中文摘要内容要对应。关键词：是论文的文献检索标志，是表达文献主题概念的自然语言词汇。关键词是从论文的题名、层次标题和正文中选出来的能反映论文主题概念的词或词组。一般来说，每篇论文应选取35个词作为关键词，中英文一一对应。避免选用一些外延较广的词作为关键词，应从汉语主题词表和专业主题词表中选用。英文关键词(Key Words)，要求中文关键词内容要对应。以上内容写作时，中英文各占一页，中文在前，英文在后。（四）引言引言是用一段简短的文字提出本研究的问题。指出本研究问题的重要性及其应用价值，即作者对这一问题进行研究的原因。说明本研究问题与所属领域的以往研究有什么样的关系，在本研究中主要解决的问题是什么（研究目的）。注意引言不要与摘要雷同。（五）正文正文是论文的核心部分，占主要篇幅。正文内容应该观点突出，言之有物，逻辑清晰，层次分明，结构完整，方法得当，论证严谨，资料真实，行文流畅，用语规范。论文正文字数不少于7000字。专业本科毕业论文的正文包括如下几部分内容：1、文献综述内容包括：核心概念界定、国内外研究概况、以往研究不足、问题提出、研究意义等。核心概念界定：包括内涵界定（抽象定义）和操作界定（操作性定义）。国内外研究概况：是对国内外相关研究的历史回顾与现状分析。以往研究不足：客观总结、评述以往研究存在的问题，进而有针对性的提出本研究的问题。问题提出：指出研究目的，并逐条写出具体的研究假设。研究意义：包括理论意义与现实意义。2、研究方法内容包括：被试、研究工具、实验设计、研究程序、数据管理与分析等。被试：即研究对象。用简练的语言清楚地介绍被试的自然情况、取样情况、匹配情况、中途丢失情况等。研究工具：简要说明研究所用的实验仪器设备及其型号信息、各种实验材料、测量工具（问卷与量表）的来源及其信效度信息、计算机软件的版本信息。实验设计：如果是实验研究，还应该在研究工具与研究程序两部分之间加入实验设计。简要说明实验设计模式、自变量的种类及其处理水平、因变量的种类及其测量指标等。研究程序：说明研究过程的每一个步骤。如果是实验研究则包括指导语、刺激的呈现、具体的实验范式及实验程序、以及无关变量的控制方法。如果是描述性或相关研究，则要说明访谈的程序、观察的过程、编码记分方法、问卷的编制过程、问卷的施测过程等。数据管理与分析：说明对研究数据管理与分析的软件，以及研究计划要使用的统计分析方法3、结果分析结果分析的主要任务是把数据的统计过程和统计结果以文字、表格或插图的形式表现出来，以展示研究所得到的客观结果。即要求运用恰当的统计分析方法对结果做描述统计与推论统计，分析统计数字背后的心理学规律。结果分析的写作应注意以下几点：只需列出数据的统计结果，不要列出原始数据，即只列描述统计和推论统计的结果。选择正确的统计分析方法，按合理的逻辑顺序报告结果。尽可能报告全部结果，不要只报告有利的结果，而不报告不利的结果，以保证结果的真实性、客观性。只对数据结果做客观报告，并进行简单分析，揭示数据背后的规律，不需要做原因的解释和评论。字母符号：使用法定计量单位、符号和标准化、规范化的名词、术语。常用的统计学符号规定如下：样本代表的总体数为N，样本数为n，平均数为M，标准差为SD，t检验为t，F检验为F，卡方检验为，相关系数为r，显著性为p。以上符号均为斜体。表和图：凡是用文字已经说明的问题，尽量不用表和图。如已用表或图，则文中不必重复其数据，只需摘其要点即可。表和图不要重复表达同一内容。表要求设计科学，简洁明了。一律使用三线表，不用竖线。一般应把自变量作为列，因变量作为行。表格要有表头（即表的标题），置于表格之上，标明表格序号，表格内的统计符号用斜体，数字采用5号Times New Roman字体编排。插图要有图题（即图的标题），置于图形之下。注意将图中的坐标名称、字符、数码标示清楚，并在图下方标出图号及名称。图线名称用汉字。同一个表格或插图不能分两页显示。图需清晰可读。4、讨论首先，讨论是对结果所得原因的解释，需要明确地说明所得研究结果与研究假设相一致还是推翻了研究假设。如果一致则要对产生该结果的原因进行深入解释，并在此基础上进行推论。即将统计所得结果通过逻辑推论上升到理论高度，这需要研究者通过充分运用已经收集到的