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1、组态控制技术组态控制技术组态控制技术组态控制技术陈陈 俊俊Chap 9Chap 9：机械手控制系统机械手控制系统 工程分析工程分析1 建立工程建立工程2 制作工程画面制作工程画面3定义数据对象定义数据对象4 动画连接动画连接5 机械手最终效果图机械手最终效果图9.1 工程分析工程分析n在开始在开始组态工程之前，先工程之前，先对该工程工程进行剖析，以行剖析，以便从整体上把握工程的便从整体上把握工程的结构、流程、需构、流程、需实现的功的功能及如何能及如何实现这些功能。些功能。n工程框架：工程框架：n1、 1个用个用户窗口：机械手控制系窗口：机械手控制系统n2、 定定时器构件的使用器构件的使用n3、
2、 3个策略：启个策略：启动策略、退出策略、循策略、退出策略、循环策策略略9.1 工程分析工程分析n数据数据对象：象：9.1 工程分析工程分析图形制作：图形制作：机械手控制系统窗口机械手控制系统窗口1 1、机械手及其台架及工件、机械手及其台架及工件2 2、启动和复位按钮、启动和复位按钮3 3、上移、下移、左移、右移、启动、复位指示灯、上移、下移、左移、右移、启动、复位指示灯 9.1 工程分析工程分析流程控制：流程控制：按启动按钮后，机械手下移按启动按钮后，机械手下移5S5S夹紧夹紧2S2S上上升升5S5S右移右移10S10S下移下移5S5S放松放松2S2S上移上移5S5S左移左移10S10S（S
3、 S为秒），最后回到原始位置，为秒），最后回到原始位置，自动循环。自动循环。松开启动按钮，机械手停在当前位置。松开启动按钮，机械手停在当前位置。按下复位按钮后，机械手在完成本次操作后，回按下复位按钮后，机械手在完成本次操作后，回到原始位置，然后停止。到原始位置，然后停止。松开复位按钮，退出复位状态。松开复位按钮，退出复位状态。 9.2 建立工程建立工程1 1 鼠标单击文件菜单中鼠标单击文件菜单中“新建工程新建工程”选项，如果选项，如果MCGSMCGS安装在安装在D D盘根目录下，则会在盘根目录下，则会在D D：MCGSWORKMCGSWORK下自动生成新建工程，默认的工程名为：下自动生成新建工
4、程，默认的工程名为：“新建工新建工程程X.MCG”(XX.MCG”(X表示新建工程的顺序号，如：表示新建工程的顺序号，如：0 0、1 1、2 2等等) )2 2 选择文件菜单中的选择文件菜单中的“工程另存为工程另存为”菜单项，弹菜单项，弹出文件保存窗口。出文件保存窗口。3 3 在文件名一栏内输入在文件名一栏内输入“机械手控制系统机械手控制系统”，点，点击击“保存保存”按钮，工程创建完毕。按钮，工程创建完毕。 n9.3.1 建立画面建立画面n1 在在“用用户窗口窗口”中中单击“新建窗口新建窗口”按按钮，建立，建立“窗窗口口0”。n2 选中中“窗口窗口0”，单击“窗口属性窗口属性”，进入入“用用户
5、窗口窗口属性属性设置置”。n3 将窗口名称改将窗口名称改为：机械手控制机械手控制；窗口；窗口标题改改为：机械机械手控制手控制；窗口位置；窗口位置选中中“最大化最大化显示示”，其它不，其它不变，单击“确确认”。n4 在在“用用户窗口窗口”中，中，选中中“机械手控制机械手控制”，点，点击右右键，选择下拉菜下拉菜单中的中的“设置置为启启动窗口窗口”选项，将，将该窗口窗口设置置为运行运行时自自动加加载的窗口。的窗口。 9.3 制作工程画面制作工程画面9.3.2 编辑画面画面 选中中“机械手控制机械手控制”窗口窗口图标，单击“动画画组态”，进入入动画画组态窗口，开始窗口，开始编辑画面。画面。 （1）利用
6、）利用 图标制作工程制作工程标题：机械手控制系机械手控制系统，属性依然属性依然设置置为：无填充、无无填充、无边线、宋体、宋体蓝色色26号字。号字。 （2）画地平）画地平线：利用画：利用画图工具工具 拖拽出一条拖拽出一条一定一定长度的直度的直线，调整整线的的长度、位置、粗度、位置、粗细。颜色色为黑色。黑色。 9.3 制作工程画面制作工程画面9.3.2 编辑画面画面（3）画矩形：）画矩形：单击绘图工具箱中的工具箱中的“矩形矩形”工具工具按按钮，挪，挪动鼠鼠标光光标，此，此时呈呈“十字十字”形。在形。在窗口适当位置按住鼠窗口适当位置按住鼠标左左键并拖曳出一个一定并拖曳出一个一定大小的矩形。大小的矩形
7、。 将其属性将其属性设置置为：填充色填充色蓝色、色、无无边线。 单击窗口其他任何一个空白地方，窗口其他任何一个空白地方，结束第束第1个矩形的个矩形的编辑。依次画出机械手画面依次画出机械手画面9个矩形部个矩形部分（分（7个个蓝色，色，2个个红色）色）。单击“保存保存”按按钮。 9.3 制作工程画面制作工程画面9.3.3 构件的构件的选取取 （1）机械手的）机械手的绘制：制：单击插入元件按插入元件按钮，在，在“对象元件列表象元件列表”中的中的“其他其他”，展开，展开该列表列表项，单击“机械手机械手”，单击“确定确定”按按钮。 在机械手被在机械手被选中的情况下，中的情况下，单击“排列排列”菜菜单，选
8、择“旋旋转”“右旋右旋90度度”，使机械，使机械手旋手旋转90度。度。调整位置和大小。整位置和大小。在机械手上面在机械手上面输入文字入文字标签“机械手机械手”。单击“保存保存”按按钮。 9.3 制作工程画面制作工程画面9.3.3 构件的构件的选取取 （2） 画机械手左画机械手左侧和下方的滑杆：利用和下方的滑杆：利用“插入插入元件元件”工具，工具，选择“管道管道”元件元件库中的中的“管道管道95”和和“管道管道96”，分，分别画出两个滑杆，将大小画出两个滑杆，将大小和位置和位置调整好。整好。9.3 制作工程画面制作工程画面9.3.3 构件的构件的选取取 （3）画指示灯：需要启）画指示灯：需要启动
9、、复位、上、下、左、复位、上、下、左、右、右、夹紧、放松、放松8个指示灯个指示灯显示机械手的工作状示机械手的工作状态。选用用MCGS元件元件库中提供的中提供的指示灯指示灯2。 （4）画按）画按钮：单击画画图工具箱的工具箱的“标准按准按钮” 工具，在画工具，在画图中画出一定大小的按中画出一定大小的按钮。调整其整其大小和位置。大小和位置。 9.3 制作工程画面制作工程画面n前面我前面我们已已经讲过，实时数据数据库是是MCGS工程的工程的数据交数据交换和数据和数据处理中心。理中心。 n定定义数据数据对象的内容主要包括：象的内容主要包括：n1)指定数据指定数据变量的名称、量的名称、类型、初始型、初始值
10、和数和数值范范围n2)确定与数据确定与数据变量存量存盘相关的参数，如存相关的参数，如存盘的的周期、存周期、存盘的的时间范范围和保存期限等。和保存期限等。 9.4 定义数据对象定义数据对象9.4 定义数据对象定义数据对象n以数据以数据对象象“垂直移垂直移动量量”为例，介例，介绍一下定一下定义数据数据对象的步象的步骤：n1 单击工作台中的工作台中的“实时数据数据库”窗口窗口标签 。n2 单击“新增新增对象象” 按按钮，在窗口的数据，在窗口的数据对象象列表中，增加新的数据列表中，增加新的数据对象象。n3 双双击选中中对象，打开象，打开“数据数据对象属性象属性设置置” 。n4 将将对象名称改象名称改为
11、：垂直移垂直移动量量；对象象类型型选择：数数值型型；在；在对象内容注象内容注释输入框内入框内输入：入：“控制构件上下运控制构件上下运动的参量的参量”，单击“确确认”。 9.4 定义数据对象定义数据对象n本本样例中需要制作例中需要制作动画效果的部分包括：画效果的部分包括：n1按按钮的开停及指示灯的的开停及指示灯的变化。化。n2机械手的机械手的动画效果。画效果。 9.5 动画连接动画连接n9.5.1按按钮的开停及指示灯的的开停及指示灯的变化化n1 按按钮的的动画画连接：双接：双击“启启动”按按钮，弹出出“属性属性设置置”窗口，窗口，单击“操作属性操作属性”选项卡，卡，显示示该页。选中中“数据数据对
12、象象值操作操作”。单击第第1个下拉列表的个下拉列表的“”按按钮，弹出按出按钮动作下拉作下拉菜菜单，单击“取反取反”。单击第第2个下拉列表的个下拉列表的“？”按按钮，弹出当前用出当前用户定定义的所有数据的所有数据对象象列表，双列表，双击“启启动”。用同。用同样的方法建立复位的方法建立复位按按钮与与对应变量之量之间的的动画画连接。接。单击“保存保存”按按钮。 9.5 动画连接动画连接n9.5.1按按钮的开停及指示灯的的开停及指示灯的变化化n2 指示灯的指示灯的动画画连接：双接：双击启启动指示灯，指示灯，弹出出“单元属性元属性设置置”窗口。窗口。单击“动画画连接接”选项卡，卡，进入入该页，如，如图所
13、示。所示。单击“三三维圆球球”，出，出现“？”和和“”按按钮。单击“”按按钮，弹出出“动画画组态属性属性设置置”窗口。窗口。单击“属性属性设置置”选项卡，卡，进入入该页。单击“可可见度度”选项卡，卡，进入入该页。在。在“表表达式达式”一一栏，单击“？”按按钮，弹出当前用出当前用户定定义的所以数据的所以数据对象列表，象列表，双双击“启启动”（也可在（也可在这一一栏直接直接输入文字：启入文字：启动）。在）。在“当表达式非零当表达式非零时”一一栏，选择“对应图符可符可见”。9.5 动画连接动画连接n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n1垂直移垂直移动动画画连接接。单击“查看看”菜菜单，选择“状
14、状态条条”，在屏幕下方出，在屏幕下方出现状状态条，条，状状态条左条左侧文字代表当前操作状文字代表当前操作状态，右，右侧显示被示被选中中对象的位置坐象的位置坐标和大小和大小。在上工件底。在上工件底边与下与下工件底工件底边之之间画出一条直画出一条直线，根据状，根据状态条大小条大小指示可知直指示可知直线总长度，假度，假设为72个像素。个像素。在机在机械手械手监控画面中控画面中选中并双中并双击上工件上工件，弹出出“属属性性设置置”窗口。在窗口。在“位置位置动画画连接接”一一栏中中选中中“垂直移垂直移动”。 9.5 动画连接动画连接n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n单击“垂直移垂直移动”选项卡
15、，卡，进入入该页，在，在“表表达式达式”一一栏填入：填入：垂直移垂直移动量量。在。在垂直移垂直移动连接接栏填入各填入各项参数：参数：当垂直移当垂直移动量量=0时，向下，向下移移动距离距离=0；当垂直移；当垂直移动量量=25时，向下移，向下移动距离距离=72。单击“确确认”按按钮，存，存盘。（垂直（垂直移移动量的最大量的最大值=循循环次数次数*变化率化率=25*1=25；循；循环次数次数=下移下移时间（上升（上升时间）/循循环策略策略执行行间隔隔=5s/200ms=25次。次。变化率化率为每每执行一次脚本程序垂直移行一次脚本程序垂直移动量的量的变化，本例中化，本例中为1。）。） 9.5 动画连接
16、动画连接n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n2 垂直垂直缩放放动画画连接。接。选中下滑杆，中下滑杆，测量其量其长度。在下滑杆度。在下滑杆顶边与下工件与下工件顶边之之间画直画直线，观察察长度。度。垂直垂直缩放比例放比例=直直线长度度/下滑杠下滑杠长度，本例假度，本例假设为200。选中并双中并双击下滑杆下滑杆，弹出出属性属性设置窗口，置窗口，单击“大小大小变化化”选项卡，卡，进入入该页。变化方向化方向选择向下向下。变化方式化方式为缩放放。输入参数的意入参数的意义：当垂直移当垂直移动量量=0时，长度度=初初值的的100%；当垂直移；当垂直移动量量=25时，长度度=200%。 9.5 动画连接
17、动画连接下杆垂直缩放的设置下杆垂直缩放的设置n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n3水平移水平移动动画画连接。在工件初始位置和移接。在工件初始位置和移动目的地之目的地之间画一条直画一条直线，记下状下状态条大小指示条大小指示，此参数即此参数即为总水平移水平移动距离，假距离，假设移移动距离距离为180。脚本程序脚本程序执行次数行次数=左移左移时间（右移（右移时间）/循循环策略策略执行行间隔隔=10s/200ms=50次。次。水水平移平移动量的最大量的最大值=循循环次数次数*变化率化率=50*1=50，当水平移，当水平移动量量=50时，水平移，水平移动距离距离为180。9.5 动画连接动画连接
18、n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n按按图对右滑杆、机械手、上工件分右滑杆、机械手、上工件分别进行水平行水平移移动动画画连接。参数接。参数设置的意思是：当水平移置的意思是：当水平移动量量=0时，向右移，向右移动距离距离为0；当水平移；当水平移动量量=50时，向右移，向右移动距离距离为180。 9.5 动画连接动画连接左杆水平移动的设置左杆水平移动的设置 n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n4 水平水平缩放放动画画连接。估接。估计或画或画线计算左滑杆算左滑杆水平水平缩放比例，假放比例，假设为300。n设定参数。填入各个参数，并注意定参数。填入各个参数，并注意变化方向和化方向和变化
19、方式化方式选择。当水平移。当水平移动参数参数=0时，长度度为初初值的的100%；当水平移；当水平移动参数参数=50时，长度度为300%。单击“确确认”按按钮，存，存盘。 9.5 动画连接动画连接左杆缩放设置左杆缩放设置n9.5.2 构件移构件移动动画画连接接 n5 工工件件移移动动画画的的实现。选中中下下工工件件，在在“属属性性设置置”页中中选择进入入“可可见度度”页，在在表表达达式式一一栏填填入入：工工件件夹紧标志志；当当表表达达式式非非零零时，选择：对应图符符不不可可见。意意思思是是：当当工工件件夹紧标志志=1时，下下工工件件不不可可见；工工件件夹紧标志志=0时，下下工工件件可可见。选中中
20、并并双双击上上工工件件，将将其其可可见度度属属性性设置置为与与下下工工件件相相反反，即即当当工工件件夹紧标志志非零非零时，对应图符可符可见。存。存盘调试。9.5 动画连接动画连接n9.5.3 控制程序的控制程序的编写写 n1 定定时器器的的使使用用。单击“运运行行策策略略”选项卡卡，进入入“运运行行策策略略”页。选中中“循循环策策略略”，单击右右侧“策策略略属属性性”按按钮，弹出出“策策略略属属性性设置置”窗窗口口。在在“定定时循循序序执行行，循循环时间ms”一一栏，填入，填入200。单击“确确认”按按钮。 9.5 动画连接动画连接n9.5.3 控制程序的控制程序的编写写 n选中中“循循环策策
21、略略”，单击右右侧“策策略略组态”按按钮，弹出出“策策略略组态：循循环策策略略”窗窗口口。单击“工工具具箱箱”按按钮，弹出出“策策略略工工具具箱箱” 。在在工工具具栏找找到到“新新增增策策略略行行”按按钮，单击，在在循循环策策略略窗窗口口出出现了了一一个个新新策策略略，如如图所所示示。在在“策策略略工工具具箱箱”选中中“定定时器器”，光光标变为小小手手形形状状，单击新新增增策策略略行行末末端端的的方方块，定定时器器被被加到加到该策略策略 。 9.5 动画连接动画连接n9.5.3 控制程序的控制程序的编写写 n定定时器器的的功功能能分分为，启启停停功功能能：在在需需要要的的时候候被被启启动，在在
22、需需要要的的时候候被被停停止止。计时功功能能：启启动后后进行行计时。计时时间设定定功功能能，即即可可以以根根据据需需要要设定定时计时。状状态报告告功功能能：即即是是否否到到设定定时间。复复位位功功能能：即即在在需需要要的的时候候重重新新开开始始记时。双双击新新增增策策略略行行末末端端的的定定时器器方方块，出出现定定时器属性器属性设置。置。 9.5 动画连接动画连接n9.5.3 控制程序的控制程序的编写写 n在在“设定定值”栏填填入入：12，代代表表设定定时间为12s。在在“当当前前值”栏，填填入入：计时时间。在在“计时条条件件”一一栏，直直接接或或操操作作“？”按按钮填填入入：时间到到。则计时
23、时间超超过设定定时间时，“时间到到”变量量将将为1，定定时器器开开始始计时；为0时，停停止止计时。在在“复复位位条条件件”一一栏，填填入入：定定时器器复复位位。在在“计时状状态”一一栏，直直接接或或操操作作“？”按按钮填填入入：时间到到。则计时时间超超过设定定时间时，“时间到到”变量量将将为1，否否则为0。在在“内内容容注注释”一一栏，填填入入：定定时器器。单击“确确认”按按钮。 9.5 动画连接动画连接 计时器值的设定计时器值的设定 9.5.4 利用定利用定时器和脚本程序器和脚本程序实现机械手的定机械手的定时控制控制 n从从组态环境境进入循入循环策略策略组态窗口窗口,如如图所示。所示。 9.
24、5 动画连接动画连接9.5.4 利用定利用定时器和脚本程序器和脚本程序实现机械手的定机械手的定时控制控制 n单击工工具具栏“新新增增策策略略行行”按按钮，在在定定时器器下下增增加加一一行行新新策策略略。选中中策策略略工工具具箱箱的的“脚脚本本程程序序”，光光标变为手手形形。单击新新增增策策略略行行末末端端的的小小方方块，脚脚本本程程序序被被加加到到该策策略略。双双击“脚脚本本程程序序”策策略略行行末末端端的的方方块。出出现脚脚本本程程序序编辑窗口。窗口。输入如下的程序清入如下的程序清单。 9.5 动画连接动画连接9.5 动画连接动画连接程序清单如下：程序清单如下：IF 下移下移=0 THEN垂
25、直移动量垂直移动量=垂直移动量垂直移动量+1ENDIFIF 上移上移=0 THEN垂直移动量垂直移动量=垂直移动量垂直移动量-1ENDIFIF 右移右移=0 THEN水平移动量水平移动量=水平移动量水平移动量+1ENDIFIF 左移左移=0 THEN水平移动量水平移动量=水平移动量水平移动量-1ENDIFIF 启动启动=1 AND 复位复位=0 then定时器复位定时器复位=0定时器启动定时器启动=1ENDIF9.5.4 利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制9.5 动画连接动画连接IF 启动启动=0 THEN定时器启动定时器启动=0ENDIFif 复
26、位复位=1 and 计时时间计时时间44 then定时器启动定时器启动=0endifif 定时器启动定时器启动=1 thenif 计时时间计时时间5 then下移下移=0exitENDIFif 计时时间计时时间=7 then夹紧夹紧=0下移下移=1exitENDIF9.5.4 利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制9.5 动画连接动画连接if 计时时间计时时间=12 then上移上移=0工件夹紧标志工件夹紧标志=1exitendifif 计时时间计时时间=22 then右移右移=0上移上移=1exitendifif 计时时间计时时间=27 then下移
27、下移=0右移右移=1EXITENDIFIF 计时时间计时时间=29 THEN放松放松=0下移下移=1EXITENDIFIF 计时时间计时时间=34 THEN上移上移=0放松放松=1工件夹紧标志工件夹紧标志=0EXITENDIF9.5.4 利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制9.5 动画连接动画连接IF 计时时间计时时间44 THEN左移左移=1定时器复位定时器复位=1垂直移动量垂直移动量=0水平移动量水平移动量=0EXITENDIFENDIFIF 定时器启动定时器启动=0THEN下移下移=1上移上移=1左移左移=1右移右移=1ENDIF。9.5.4 利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制利用定时器和脚本程序实现机械手的定时控制本本 讲讲 内内 容容 到到 此此 结结 束束
