组态课程设计--机械手系统的设计

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1、 第 1 页 共 16 页 第 1 章 绪 论 1.1 组态王软件的简介 本系统采集控制软件选用中国本土软件厂商北京亚控科技发展有限公司生 产的， 国内最早的商用组态软件“组态王” 。截止到 2009 年底， “组态王”已在 国内装 机量有 10 万套，成功地应用于我国工业领域的各行各业，例如石油、化 工、电力、 冶金、造纸、橡胶、环保、机械制造等等，在中国使用的监控软件中， 组态王拥有国 内最多的用户。 1.2 组态王软件的典型组件 (1)图形界面开发程序 是自动化工程设计工程师为实施其控制方案， 在图形编辑工具的支持下进行图形系 统生成工作所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成

2、最终的图形目标应 用系统,供图形运行环境运行时使用。 (2)图形界面运行程序 在系统运行环境下， 图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入 实时运行。 (3)实时数据库系统组态程序 有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能， 因而不具备完整的 实时数据库系统。目前比较先进的组态软件（如力控等）都有独立的实时数据库组件， 以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组 态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参 数。 (4)实时数据库系统运行程序 在系统运行环境下， 目标实时数据库及其应用系统被实时数据库

3、系统运行程序装入 计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警 的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。 (5)I/O 驱动程序 第 2 页 共 16 页 是组态软件中必不可少的组成部分，用于和 I/O 设备通讯，互相交换数据，DDE 和 OPC Client 是两个通用的标准 I/O 驱动程序，用来和支持 DDE 标准和 OPC 标准的 I/O 设备通讯。多数组态软件的 DDE 驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而 OPC Client 则多数单独存在。 1.3 组态王软件的特点 (1)丰富的I/O。 将组态王和驱动程序整合在一起，通用性强，含有

4、多种IO驱动程序，能与较多的 PLC通信，并且通信可靠。 (2)报警和事件系统。 组态王报警系统具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。组态王分布式报警管理 提供多种报警管理功能。包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过 滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。组态王还可以记录应 用程序事件和操作员操作信息。报警和事件具有多种输出方式：文件、数据库、打印机 和报警窗，并且可以利用控件等工具轻松浏览和打印报警数据库的内容。 (3)安全系统。 组态王采用分级和分区保护的双重保护策略，对新增用户组和安全区管理、999个 不同级别的权限和64个安全区形成双重保护， 另外组

5、态王能记录程序运行中操作员的所 有操作。 第 3 页 共 16 页 第 2 章 机械手系统的设计 2.1 机械手的简介 机械手现在已经应用于各行各业中，无论是在工地，港口还是各种各样的生产过程 中，都涉及到机械手的操作。它是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程 序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是 最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有 害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能 等部门。 2.2 机械手的组成 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓

6、持工件（或 工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形 第 4 页 共 16 页 式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动） 、移动或 复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、 旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体， 需有 6 个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性 越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有 23 个自由度。控制系统是 通过对机械手每个自由度的电机的控制， 来完成特定动作。 同时接收传感器反馈的信息， 形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或 dsp 等微控制芯片构成，通过 对其编程实现所要功能。 2.3 机械手的工作原理 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或 工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形 式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机