大学基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计
毕业设计--基于PLC的机械手控制系统设计
设计题目基于PLC的机械手控制系统设计摘要【摘要】工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
ABSTRACTManipulator hand and arm can imitate the certain movements function, according to fixed program to grab, transporting or operating tool for automatic operation of the device. It can replace the hard labor in order to realize people the mechanization of manufacturing and automation, can in harmful environment operation to protect the personal safety and so widely used.The type of manipulator, according to drive mode can be divided into hydraulic, pneumatic, electric and mechanical manipulator; According to applicable range can be divided into robots for and general manipulator two; According to the trajectory control mode can be divided into position control and continuous track control robots.The design of the manipulator and add plane rotation type and structure, the action of the manipulator by pneumatic cylinder driving, pneumatic cylinder of the corresponding electromagnetic valve to control, electromagnetic valve controlled by PLC. Drive the implementation of the component finish, can very convenient embedded in all kinds of industrial production line. Manipulator used PLC control, and has high reliability, change program flexible, and other advantages, whether for time control or travel control or mixed control, can be set to realize through PLC program. According to the order of the manipulator action can modify the program, so that more of the manipulator strong generality.Keywords: manipulator electromagnetic valve PLC目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (4)1.1机械手的概述 (4)1.1.1机械手的简介 (4)1.1.2机械手的类型 (4)第二章机械手总体方案的设计 (4)2.1机械手的工作过程及控制要求 (5)2.1.1 机械手的基本结构 (5)2.1.2机械手的控制要求 (7)2.2.3 机械手的控制方案设计 (9)2.2.4 机械手的手部结构 (9)2.2.5机械手的主要参数..................................................................... 错误!未定义书签。
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的机械手控制系统设计
无锡职业技术学院毕业实践任务书课题名称基于MCGS的机械手控制系统设计指导老师徐颖秦职称高级工程师专业名称电气工程与自动化班级生产自动化20831 学生姓名资亚云学号课题需要完成的任务：机械手臂是目前在机械技术领域中应用最广泛的自动化机械装置，尽管其形态各异，但都有一个共同特点，就是能够接受指令，精确地定位到空间上的某一点进行作业。
本课题的主要研究目标是基于MCGS组态软件的机械手控制系统设计。
主要任务如下：1.机械手MCGS自动控制系统的控制要求。
2.控制方案的确定，PLC型号的选择，输入/输出的定义。
3.绘制原理图，完成软件编程。
课题计划:11年2月27日-----------11年3月5日了解工艺过程和控制要求。
11年3月6 日------------11年3月30日完成计划。
11年4月1日-------------11年4月15日完成毕业论文。
计划答辩时间：2011年4月16日--------20日自动控制技术系（部、分院）2011年01月19日外文翻译Configuration softwareConfiguration software, also called configuration monitoring software system software. Translation from English SCADA, namely Supervisory Control and Data Acquisition (Data Acquisition and monitoring Control). It is to point to some data acquisition and process control of special software. They are at the automatic control system monitoring layer level of software platform and development environment, use flexible configuration mode, to provideusers with rapid build industrial automatic control system monitoring function, general level of software tools. Configuration software application field is very wide, can be applied to power system, water supply system, petroleum, chemical field data acquisition and monitoring control and process controletc. In power System and electrified railway on dynamic System (also called far, Remote Terminal Unit RTU System).Configuration software in China is a conventional concepts, and no clear definition, it can be understood as "configuration type monitoring software". "Configuration (Configure)" is the meaning of "Configure", "set", "Settings" meaning such as, refers to the user through similar "building blocks" simple ways to complete your needs the software function, without the need to write computer program, and also is the so-called "configuration". It is sometimes called "second development", configuration software is referred to as "second development platform". "Monitoring (Supervisory Control)", namely "monitoring and Control", it is to point to through computer signals of automation equipment or process monitoring, Control and management Configuration software is a professional. A configuration software can only suitable for some areas of application. Configuration concept first appeared in industrial computer control. Such as distributed control system (DCS) configuration, PLC (programmable controller) ladder diagram configuration. The man-machine interface generation software called industrial control configuration software. In other industries have configuration concepts such as AutoCAD, PhotoShop, etc. The difference is, industrial control formation in the configuration result is used in real-time monitoring. Outwardly, configuration tool to run the program is to execute their specific tasks. Industrial control configuration software also provides programming method, are generally built-in compilation system that provides such BASIC language, some support VB, now some configuration software even support c # high-level language. Configuration software are mostly support various mainstream g-kong equipment and standard communication protocol, and usually should provide无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）distributed data management and network function. Corresponding to the original HMI (man-machine Interface software, Human Machine with), the concept of configuration software or a user can quickly to establish their own HMI software tools or development environment. The configuration software before the emergence of the field of industrial automation users through manual or entrust a third party to write HMI application, long development time, low efficiency, poor reliability, Or purchase of special industrial control system, usually is a closed system, the choice is small, often cannot meet the demand, it is difficult to with the outside world to upgrade and data interaction by adding features serious limitations. Configuration software user can use the emergence of configuration software functions, to construct a set of the most suitable application system. With its rapid development, the real-time database, real-time control, SCADA, communications and networking, open data interface, for I/O devices widespread support has become its main content control configuration software will continue to be with new contents.Foreign configuration software: 1, Wonderware InTouch: (the world wide company) is Invensys PLC "production management" of a operation units, is a leading global provider of industrial automation software. The Wonderware InTouch software is the earliest entering into China configuration software. In the late 1980s and early 1990s, based on the Windows3.1 InTouch software made us, and refreshing InTouch provided a lot of library. However, the early InTouch software adopts DDE way and the driver communication, performance is poorer, the latest InTouch7.0 edition has completely based on 32-bit Windows platforms, and provides the OPC support. 2, WinCC: Siemens automation and drives group (A&D) is the largest of Siemens ag, the group is one of Siemens industrial areas of important component. Simens of WinCC and a set of complete configuration development environment, Simens provider class C language script, including a debugging environment. WinCC embedded OPC support, and can be used for distributed system configuration. But WinCC structure is more complex, users had better after Simens training in order to master WinCC applications.Domestic brand configuration software 1. ShiJiXing: by Beijing century long autumn technology Co., LTD. Development. Product sales since 1999. 2. 3d force control: by Beijing 3d force control technology Co., LTD develop core software products, founded in 1992. 3. KingView KingView: by Beijing and control technology development Co., LTD, development, the company was founded in 1997, is currently in the domestic software market plays a certain status. 4. Realinfo: by zijin bridge zijinbridge software technology Co., LTD develop, this company is by petrochina daqing petrochemical factory was invested. 5. The MCGS: by Beijing kunlun tong state automation software technology Co., LTD. Is mainly on the market development, tie-in hardware sales. 6. Still have Controx (open content), easy control, etcConfiguration software features With the industrial automation level rapidly increase, computers in industry wide application of industrial automation, people on the demand is higher and higher, a wide variety of control equipment and process monitoring device in the industrial fields of application, make the traditional industrial control software already cannot satisfy the customers' different requirements. In the development of traditional industrial control software, when industrial controlled object once has changed, he must modify source program of the control system, which causes the development cycle is long, Has developed successfully g-kong software and since each control project of different and make its repeat utilization rate is very low, resulting in its price is very expensive, During the revision control software source code, if the original programming staff for job change and leave, it must be with other personnel or novice on the alteration of the source program, thereby is rather difficult. General industrial automation configuration software appear to solve the practical engineering problems may provide a new method, because it can well solve the traditional industrial control software problems, users can under our own control object and control the purpose of arbitrary configuration, finishes final automatic control engineering. Configuration (Configuration) for modular combinations. General configuration software main features: (1) the continuity and scalability. By general configuration software applications, when the site (including hardware equipment or system structure) or user demand change, need not be many changes and conveniently accomplish software update and upgrade, (2) encapsulation (yi), gm easy-to-use configuration software can complete functionality all in a user-friendly way packaged and for the user, do not need to grasp too much programming language technology (don't even need programming technology), can perform well in a complicated engineering all the required function; (3) generality, each user according to engineering practice, use general configuration software provides the bottom of the equipment (PLC, intelligent instruments, intelligent module, boards, inverter, etc.) I/O is, open database and picture production tools, can finish an animation effects, real-time data processing, the history data and curve coexist, with multimedia capability and network function of engineering, not affected by trade restrictions.Monitor configuration software is increasingly becoming the automation无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）hardware vendor for the key The whole of automation systems, software proportion gradually enhance, although configuration software just one part, but because of the penetration ability, extensible, in recent years whittled away many special software market. Therefore, monitoring configuration software has high industrial correlativeness degree is the automation systems into high-end application, expand the market share important bridge. In this thought are driven by Siemens WinCC achieve great success in the market. At present, the international famous industrial automation manufacturers such as Rockwell, GE Fanuc, of Honeywell, Siemens, ABB, schneider, the invensys etc are developed their own configuration software. Monitor configuration software in DCS operating station software proportion is increasing day by day After FOXBORO after Euro therm (Europe), etc PCS7 Delta V, DCS system in use generic control configuration software as operation station. At the same time, domestic DCS manufacturer also began to try to use the monitoring configuration software as operation station. In universities and research institutes, more and more people begin to engage in monitoring configuration software related technical research From domestic automation industry academic periodicals run, the configuration software and its is closely related to the new technology as the core research shows ascendant trend, many researchers exist is configuration software technology development and innovation important active factors, also can certain accumulate many technical achievements. Whether technological achievements or researchers will follow the pyramids, the law of from foundation to high-end formed transfer. These researchers and their research for monitoring configuration software vendors to develop new products, and provided the beneficial experience for reference, and develops their ideas. Linux based monitoring configuration software and related technology is rapidly developing, many manufacturers are launched mature commodities, the pattern of configuration software industry will have a far-reaching impact.组态软件组态软件，又称组态监控软件系统软件。
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。
(完整word版)基于PLC及MCGS组态的机械手模型控制系统的设计
基于PLC及MCGS组态的机械手模型控制系统的设计姓名：学院：专业：班级：学号：指导教师：完成时间：基于PLC及MCGS组态的机械手模型控制系统的设计摘要在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势，描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。
研究了基于PLC的机械手模型控制系统的设计，还研究了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。
关键词：机械手；PLC；MCGSDesign of Manipulator Model Control System based on PLCAbstractIn industrial production and other domains, Because of the demands of the work, people were usually subjected to endanger of heat, decay and poisonous air etc. factor, these factors increased the strength of worker's labor, even endanger life. Since the manipulator was born, the various difficult problems were easily solved.In this design the present condition of research about domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the process of action’s realization of manipulator control system were described. The design of manipulator model control system based on PLC was researched and MCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and b reakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated.Key words: manipulator; PLC; MCGS(完整word版)基于PLC及MCGS组态的机械手模型控制系统的设计目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (2)1.1 课题研究目的及意义 (2)1.2 国内外机械手研究概况 (2)1.3 课题研究的内容 (2)第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介 (4)2.1 机械手控制方式的选择 (4)2.1.1 控制方式的分类 (4)2.1.2 PLC与工业控制计算机（IPC）和集散控制系统（DCS）的比较 (4)2.1.3 机械手控制方式的选定 (5)2.2 可编程序控制器简介 (6)2.2.1 PLC的结构 (5)2.2.2 PLC的特点 (6)2.2.3 PLC的主要功能 (8)2.2.4 PLC的经济分析 (8)2.2.5 PLC发展状况及趋势 (9)第三章机械手模型控制系统的设计 (9)3.1 机械手控制系统构件概述 (9)3.1.1 步进电机 (10)3.1.2 步进电机驱动器 (10)3.1.3 传感器 (12)3.1.4 直流电机驱动单元 (12)3.2 机械手的动作实现过程 (13)3.3 PLC程序设计 (14)3.3.1 I/O点数的确定及PLC类型的选择 (14)3.3.2 PLC的I/O分配 (15)3.3.3 编程指令的选择 ............................................................. 错误!未定义书签。
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。
基于MCGS的机械手仿真控制系统设计
[4]Omnivision Technologies Inc. OV9650 Color CMOS SXGA
(1.3MegaPixel) CAMERACHIPTM with OmniPixelTM Technology
[EB/OL]./supplier_detail.aspx?modv=2&cid=Om -
包板或实验板，经历插接、焊接、调试等工作，加深对理论知识的理解， 出一个公平合理的评价。
锻炼动手能力。
6.结束语
4.结合知识传授和能力培养的实践教学
如何提高学生综合应用能力和设计创新能力是目前高校工科学生
实践教学是对课堂教学的补充，是对课堂项目任务的进一步扩 的培养所面临的一个困境。我院单片机课程组在教学过程中，不断摸
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科技信息
图 4 脚本程序编写
3.结束语 本仿真控制系统经过测试，基于 5 种工作方式的机械手控制系统 能在不借助于 PLC 实物的控制下达到理想的控制效果，对实物的实际 运行可以达到很好的预演效果。
参考文献 [1]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). [2]李素芳,黄广霞.基于 MCGS 组态软件的机械手模拟控制系统 [J].机电产品开发与创新,2010(02). [3]杨洁霞.基于 MCGS 组态对机械手模拟现场工作的实现[J].安徽 职业技术学院学报,2010(02). [4]范小兰,赵春锋.基于 PLC 的机械手控制在 MCGS 中的实现[J]. 制造业自动化,2012(18). [5]MCGS 培训教程[M].北京:北京昆仑通态自动化软件科技有限 公司,2000.
本门课程开设了 10 个独立实验，与课堂授课内容相对应。实验指
基于plc的机械手控制系统设计(毕业设计)
Xinyu University毕业设计(论文)基于PLC的机械手控制系统设计****:***学号:**********专业:电气工程及其自动化指导教师:谢富珍副教授学院:电气与电子工程江西·新余独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
其中除加以标注和致谢的地方，以及法律规定允许的之外，不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。
其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。
本毕业设计（论文）成果是本人在新余学院期间在指导教师指导下取得的，成果归新余学院所有。
特此声明。
作者签名（手写）：签名日期：年月日版权使用授权书本毕业设计（论文）作者及指导教师完全了解新余学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。
作者签名（手写）：指导教师签名（手写）：日期：年月日日期：年月日论文题目：基于PLC的机械手控制系统设计专业：电气工程及其自动化学生姓名：何友良指导教师：谢富珍副教授摘要随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。
这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。
在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。
目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。
应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
机械手自动控制系统用PLC实现的程序设计
摘要本文介绍的物料搬运机械手可在空间抓放物体，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。
本文利用MCGS全中文通用工控组态软件和基于MCGS全中文组态软件开发的计算机监控PLC模拟实验系统软件实现机械手的仿真，并用STEP7-Micro/WIN设计PLC的控制程序来实现对机械手的自动控制，从而实现了机械手自动化系统的控制过程。
关键词：PLC 机械手自动化程序设计目录摘要 (I)第1章课题介绍 (1)1.1 课题设计内容 (1)1.2 课题设计具体要求 (2)1.3 课题来源及研究的目的和意义 (2)第2章机械手和PLC的概念及选择 (3)2.1机械手的概念 (3)2.2 PLC的概念 (4)第3章PLC控制机械手的系统 (5)3.1 I/O地址分配 (5)3.2分析系统的控制并设计PLC程序 (5)第4章调试机械手PLC控制程序 (7)第5章结论 (8)参考文献 (9)致谢 (10)附录A 指令语句表 (11)附录B梯形图程序 (17)第1章课题介绍1.1 课题设计内容机械手设有调整、连续、单周及步进四种工作方式，工作时要首先选择工作方式，然后操作对应按钮。
其工作示意图如图1.1所示。
图1.1 机械手工作循环示意图1.1.1调整工作方式：可按相应按钮实现左移、右移、上移、下移、加紧、放松各个动作的单独调整。
1.1.2连续工作方式：按下起动按钮，机械手按下降→加紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移的顺序周而复始的连续工作；按下停止按钮，机械手将自动结束本周期的工作，回到原位后停止。
按下急停按钮，系统立即停车。
1.1.3单周工作方式：按下起动按钮后，机械手按下降→加紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移的顺序自动工作一个周期停止。
若要再工作一个周期，可再次按下起动按钮。
按下停止按钮，机械手将自动结束本周期的工作，回到原位后停止。
基于PLC和MCGS的机械手控制系统的设计
摘要在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温,腐蚀及有毒气体等因素的危害, 增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命.自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解. 在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC 的研究发展趋势,描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程.研究了基于PLC 的机械手模型控制系统的设计,还研究了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。
关键词:机械手;PLC;MCGS摘要 (1)目录 0引言 (1)第一章绪论 (1)1.1 课题研究目的及意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (2)1.3 课题研究的内容 (3)第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介 (3)2.1 机械手控制方式的选择 (3)2.2 可编程序控制器简介 (5)第三章机械手模型控制系统的设计 (8)3.1 机械手控制系统构件概述 (8)3.2 机械手的动作实现过程 (10)3.3 PLC 程序设计 (11)3.4 PLC 程序的调试 (12)第四章MCGS 在机械手控制系统中的应用 (13)4.1 MCGS 的概述 (13)4.2 工程的建立与变量的定义 (16)4.3 工程画面的创建 (19)4.4 动画的连接 (23)4.5 组态运行 (28)第五章结论 (28)参考文献 (29)附录1 梯形图 (31)附录2 PLC外部电气接线图 (31)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) . 本课题主要研究的是基于PLC 的机械手模型控制系统的设计, 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.第一章绪论1.1 课题研究目的及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[1]. 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[2].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[3]. 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[4][5].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(水下,爬壁,管道,遥控等机械手)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[6].1.3 课题研究的内容本课题主要研究的是基于PLC 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.第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介2.1 机械手控制方式的选择传统的工业设备自动控制主要由继电器或分立的电子线路来实现,这种控制方式投资相对少一些,目前仅在一些旧式的,简单的工业设备中还有一定市场,但该控制方式却有以下致命缺陷: (1)仅适合于简单的逻辑控制; (2)仅适合特殊的工程项目,而没有通用性; (3)没有改动和优化的可能性.伴随着工业自动化技术的迅速发展,我国工业领域的自动化已经基本实现了从继电器控制到计算机控制的转变,计算机控制方式具有以下两个特点: (1)硬件上至少有一个微处理器; (2)通过软件实现控制思想. 目前,工业自动化领域比较典型的控制方式有: (1)可编程序逻辑控制器(PLC) (2)工业控制计算机(IPC)(3)集散控制系统(DCS)PLC 与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较1,各自技术发展的起源.计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备. 硬件结构方面, 总线标准化程度高, 兼容性强,软件资源丰富,特别是有实时操作系统的支持,故对要求快速,实时性强,模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势. 集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统,所以其在模拟量处理,回路调节方面具有一定优势,初期主要用在连续过程控制,侧重回路调节功能.PLC 是由继电器逻辑系统发展而来,主要应用在工序控制上,初期主要是代替继电器控制系统,侧重于开关量顺序控制方面. 近年来随着微电子技术, 大规模集成电路技术, 计算机技术和通信技术等的发展, PLC 在技术和功能上发生了飞跃.在初期逻辑运算的基础上,增加了数值运算,闭环调节等功能,增加了模拟量和PID 调节等功能模块;运算速度提高,CPU 的能力赶上了工业控制计算机;通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN),因而也可构成为一个集散系统. 特别是个人计算机也被吸收到PLC 系统中. PLC 在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线,暨向下拓展功能,开放总线.2,相同点3 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计在微电子技术发展的背景下,从硬件的角度来看,PLC,工业计算机,集散系统(DCS) 之间的差别正在缩小,都将由类似的一些微电子元件,微处理器,大容量半导体存储器和I/O 模件组成.编程方面也有很多相同点.3,不同点由于PLC 和计算机属于两类产品, 经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具,实际上它们的区别仍然存在. PLC 用编程器或计算机编程,编程语言是梯形图,功能块图,顺序功能表图和指令表等.集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境. 特别需要提出的是,PLC 与STD 总线工控机的区别,无论从维修,安装和模件功能都很相似.PLC 更适用于黑模式下运行,但在线运行时若要进行较大的程序修改,其能力略逊于STD 工控机,但是从开关量控制而言,PLC 的性能优于STD 工控机. 总的来说,在选择控制器时,首先要从工程要求,现场环境和经济性等方面考虑.没有哪种控制器是绝对完善的,也没有哪种产品绝对差,只能说根据不同的环境选择更适用的产品[7].机械手控制方式的选定PLC 实现的自动控制系统,其控制功能基本都是通过设计软件来实现的,这种软件是利用PLC 厂商提供的指令系统,根据机械设备的工艺流程来设计. PLC 自问世以来,经过20 多年的发展,在美国,欧洲,日本等工业发达国家已成为重要产业,当前,PLC 在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品,用PLC 设计自动控制系统已成为世界潮流. PLC 之所以有生命力,在于它更加适合工业现场和市场的要求:高可靠性,强抗各种干扰的能力.编程安装使用简便,低价格长寿命.比之单片机,它的输入输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件或需要更多的接口,这样节省了用户时间和成本.PLC 的下端(输入端)为继电器,晶体管和晶闸管等控制部件,而上端一般是面向用户的微型计算机.人们在应用它时,可以不必进行计算机方面的专门培训,就能对可编程控制器进行操作及编程,用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务. PLC 具有很多的优点.机械手控制系统若采用PLC 控制,体积小,重量轻,控制方式灵活,可靠性高,操作简单,维修容易.由于PLC 所具有的灵活性,模块化,易于扩展等特点,可以根据现场要求实现机械手的不同工作要求.机械手采用PLC 控制技术,可以大大提高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,用PLC 控制系统可方便地更改生产流程,增强控制功能[8].综上所述,机械手的控制方式选择PLC 控制.2.2 可编程序控制器简介可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC 或PC,是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来,它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强,逐渐适应复杂的控制任务 .PLC 和一般的微型计算机基本相同, 也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的. PLC 的硬件系统由微处理器(CPU),存储器(EPROM,ROM),输入输出(I/O)部件,电源部件, 编程器,I/O 扩展单元和其他外围设备组成.各部分通过总线(电源总线,控制总线,地址总线,数据总线)连接而成[9].其结构简图如下:图2-1 PLC 硬件结构图PLC 的软件系统是指PLC 所使用的各种程序的集合, 通常可分为系统程序和用户程序两大部分. 系统程序是每一个PLC 成品必须包括的部分, PLC 厂家提供, 由用于控制PLC 本身的运行, 系统程序固化在EPROM 中. 用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序. 硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC 系统,他们是相辅相成,缺一不可的.PLC 的特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置,其实质是一种工业控制用的专用计算机.国内外现有的机械手系统,它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制,特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍.其主要原因是因为PLC 具有以下优点: 1,灵活,通用在继电器控制系统中,使用的控制器件是大量的继电器,整个系统是根据设计好的电器控制图,由人工布线,焊接,固定等手段组装完成的,其过程费时费力.如果因为工艺上的稍许变化, 需要改变电器控制系统的话, 那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除, 而重新进行布线,焊接,固定等工作,浪费了大量的人力,物力和时间.而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的,如果控制功能需要改变的话,只需要修改程序以及改动极少量的接线即可. 而且, 同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象, 只要改变软件就可以实现不同的控制要求,因此具有很大的灵活性,通用性. 2,可靠性高,抗干扰能力强对于机械手系统来说,可靠性,抗干扰能力是非常重要的指标,如何能在各种工作环境和条件(如电磁干扰,低温潮湿,灰尘超高温等)下,平稳可靠的工作,将故障率降至最低,是研制每一种控制系统必须考虑的问题.现代PLC 采用了集成度很高的微电子器件, 大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的.为了保证PLC 能在恶劣的工业环境可靠的工作,在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施,使其可以适应恶劣的工业应用环境. 3,操作方便,维修容易PLC 采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程,使用户十分方便的读懂程序和编写,修改程序.对于使用者来说,几乎不需要专门的计算机知识.工程师编好的程序十分清晰直观,只要写好操作说明书,操作人员经短期的学习就可以使用. 4,功能强现代PLC 不仅具有条件控制,计时,计数和步进等控制功能,而且还能完成A/D, D/A 转换,数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等.因此,它既可控制开关量,又可控制模拟量;既可控制一个机械手,又可控制一个机械手群;既可控制简单系统, 又可控制复杂系统;既可现场控制,又可远程控制. 5,体积小,重量轻和易于实现机电一体化由于PLC 采用了半导体集成电路.因此具有体积小,重量轻,功耗低的特点.且PLC是为工业控制设计的专用计算机,其结构紧凑,坚固耐用,体积小巧,并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力,使之易于装入机械设备内部,因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备[10]. 同样,可编程序控制器控制也有其不足的地方,在性价比上要高于继电器控制和单片机控制,其开发潜力要差于单片机,并且通用性不好,不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等.PLC 的主要功能PLC 是一种应用面很广,发展非常迅速的工业自动化装置,在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位. PLC 系统主要有以下功能: 1) 多种控制功能; 2) 数据采集,存储与处理功能; 3) 通信联网功能; 4) 输入,输出接口调理功能; 5) 人机界面功能; 6) 编程,调试功能. PLC 的重量,体积,功耗和硬件价格一直在降低,虽然软件价格占的比重有所增加, 但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格.另外,采用PLC 还可以大大缩短设计,编程和投产周期,使总价格进一步降低.PLC 产品面临现场总线的发展,将再次革新,满足工业与民用控制的更高需求[11].PLC 的经济分析综上所述,在各种环境中,使用PLC 控制机构设备,生产流水线和生产过程的自动化控制将越来越广泛. 对PLC 的经济分析,应从以下几方面考虑: 1,从影响成本的各个因素综合考虑对目前生产设备控制装置来说,有三种类型:①继电器控制;②半导体器件控制; ③PLC 控制.价格仅是选择PLC 品牌的一个因素,而可靠性是选择控制装置时需要考虑的又一个重要因素. 2,从设计,生产周期长短考虑7 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计不论是对旧设备进行改造,还是设计新的生产机械设备.毫无疑问,生产,设计周期越短越好,甚至希望边设计,边安装,边调试和边生产,特别是产品更新换代,生产工艺改造,不需改动现有生产设备及其外部接线,就能马上组织生产,这不仅节约了劳动力, 而且新产品能尽快投入市场.这无疑给企业增加了活力,提高了经济效益.如果把这些要求得以实现,继电器或半导体都不能满足,而PLC 则完全可以实现.这是因为使用PLC 不必改动外部设备接线,只要对软件进行一些改变就可以了.也就是说只要改变梯形图, 按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可.这既经济又简捷,可以达到事半功倍的效果. 据调查,目前我国70%的机械生产设备,都是采用继电器进行控制的,除了可靠性差外,程序设计也很繁杂.从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计,图面的工作量很大,这势必造成设计周期长.而采用PLC 控制可以大大缩短设计周期,甚至有些文件资料也不必绘制成图.设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入,或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求.编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求,重新编写程序并把它存储在EEPROM 模块中去,需要加工哪种产品的程序,操作人员可以随时调用,这既简单,方便又保密.PLC 发展状况及趋势现代PLC 的发展主要有两个趋势:一是向体积更小,速度更快,功能更强和价格更低的微小型方面发展;二是向大型网络化,高可靠性,好的兼容性和多功能方面发展[12]. 1,大型网络化主要是朝DCS 方向发展, 使其具有DCS 系统的一些功能. 网络化和通信能力强是PLC 发展的一个重要方面,向下可将多个PLC,I/O 框架相连,向上与工业计算机,以太网, MAP 网等相连构成整个工厂的自动化控制系统. 2,多功能随着自调整,步进电机控制,位置控制,伺服控制等模块的出现,使PLC 控制领域更加宽广.第三章机械手模型控制系统的设计3.1 机械手控制系统构件概述本课题设计使用的是THWJX-1 型机械手实物教学实验装置.机械手实物教学模型的机械结构采用滚珠丝杆,滑杆,气缸,气夹等机械部件组成;电气方面有步进电机,直流电机,步进电机驱动器,传感器,开关电源,电磁阀等电子器件组成.该模型是PLC 技术, 位置控制技术,气动技术有机结合成一体的教学仪器.步进电机采用二相八拍混合式步进电机来控制机械手的动作,相比直流电机有更好的制动效果,又加上滚珠丝杆和滑杆配合,使机械手的运动更加稳定.主要特点:体积小,具有较高的起动和运行频率,有定位转矩等优点.本模型中采用串联型接法,其电气接线图如图3-1 所示:图3-1 步进电机电气接线图步进电机驱动器有电源输入部分,信号输入部分,信号输出部分等,利用驱动器可以很方便的对步进电机的转速, 方向进行控制. 驱动器电源由面板上电源模块提供, 驱动器信号端采用+24V 供电,需加 1.5K 限流电阻. 驱动器输入PLC 通过控制其输出点来控制驱动器光耦的开合, PLC 输出线圈得电当端为低电平有效.传感器本装置中使用的传感器有接近开关和行程开关.基座和气夹的正反转限位采用接近开关(金属传感器) ,通过调整基座和气夹上的金属块的位置,可以在一定范围内改变基座和气夹的旋转角度.机械手的伸缩,升降均采用行程开关来限位,并通过改变行程开关的位置来调节横轴和竖轴的运动范围. 1,接近开关:接近开关有三根连接线(棕,兰,黑)棕色接电源的正极,蓝色接电源的负极,黑色为输出信号,当与档块接近时输出电平为低电平,否则为高电平.与PLC 之间的接线图如下,当传感器动作时,输出端对地接通.PLC 内部光耦与传感器电源构成回路,PLC 信号输入有效.图3-2 传感器工作原理2,行程开关:当档块碰到开关时,常开点闭合.直流电机驱动单元本装置中直流电机驱动模块是由两个继电器的吸合与断开来控制电机的转动方向的, 从而实现基座和气夹的正反转. 本模型所用输入, 输出均为低电平有效. 其中IN 端接PLC 的输出端口,OUT 端接模型的信号输入端.COM 端接PLC 的传感器电源负端.3.2 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. 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[13]. 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所示。
基于MCGS的机械手控制系统设计
基于MCGS的机械手控制系统设计作者：赵运婷,贾文民来源：《电脑知识与技术》2011年第14期摘要：介绍了西门子S7-200可编程控制器在机械手控制系统中的应用，并用MCGS组态软件开发了上位机监控系统。
在MCGS和PLC通信的基础上，通过计算机控制PLC，实现了对机械手的控制，实践证明，系统具有界面友好，易于操作，运行可靠，能直观的检验机械手控制系统的运行情况等优点。
关键词：组态软件；机械手； PLC； MCGS中图分类号：TP241文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)14-3473-03The Design of Manipulator Controlling System Based on MCGSZHAO Yun-ting1, JIA Wen-min2(1.Department of Energy Electrical, Tianjin Urban Construction Management Vocation Technology College, Tianjin 300134, China; 2.School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin Polytechnic University ，Tianjin300160，China)Abstract: The application of the SIEMENS S7-200 PLC in manipulator controlling system is introduced，and the monitoring interface of computer is developed with configurationsoftware.Through the computer control PLC, realized the control of the manipulator which based on MCGS and PLC communication.Practice proved that system has a friendly interface, easy operation,reliable running, and can obviously monitor the operation status of manipulator controllingsystem and so on.Key words: configuration software; manipulator; PLC; MCGSMCGS即“监视与控制通用系统”，是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出等功能为一体，具有操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
基于MCGS的机械手控制系统
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的机械手操纵系统学院、系：航空电子电气工程系专业：生产过程自动化技术学生姓名：龙裕明班级：自动化0902 学号27指导教师姓名：阳宇辉职称讲师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机械手操纵方式的选择和可编程序操纵器介绍 (8)2.1机械手操纵方式的选择 (8)2.1.1操纵方式的分类 (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在机械手操纵中的作用 (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要紧特性和功能 (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咨询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、流程操纵、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
基于MCGS的机械手控制系统设计开题报告
[18]韩曾晋.自适应控制.清华大学出版社.2000:134-151
[19]蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版杜，2000.
[20] Luis Solano Pere Brunet．Constructive Constraint-based Model for Parametric CAD Systems[J]．Computer Aided Design，2000，（8）：34-36．
三、设计（论文）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
本书计的重点在于机械手的控制，其难点在于如何利用监控软件实现监控。以TVT-99D机械手模型作为基础，采用MCGS为监控软件，PLC为控制器，对机械手系统进行监视和控制，全面设计其实现过程和原理。从机械手的控制电路设计、PLC应用程序设计和组态软件设计入手，构成上、下位机控制，实现机械手控制系统准确定位搬运物体，并实现监控其工作的整个过程。
[8]李金喜.基于MCGS的MDF热压监控系统的研究[D].南京林业大学.2006:7-26
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[11]杨凯.基于PLC、组态软件的砌砖生产线[D].西安建筑科技大学.2005:7-51
这些先进的控制理论和技术方法在国外都已经得到比较广泛的应用，并且随着信息处理技术进步与控制理论和应用的发展，它应用的广度和深度一直都在加大、加深。而我国在这一领域的应用研究距离国际水平还存在着一定的差距，特别是中小型企业由于资金和技术上的因素与国际水平相差更大，其机械系统的控制应用水平基本上还停留在传统的控制策略与方法上，对于现代控制理论与方法应用得不多。这同时也说明在中小型企业中如何利用现代控制技术以较低的成本获得先进的生产控制管理系统在我国有着重要的现实意义。
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业设计
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业设计( )毕业设计( 论文)基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计学院( 部) : 电气与信息工程学院专业: 机电一体化技术学生姓名: 刘祖光班级: 机电0821 学号:指导老师: 郭艳杰职称: 讲师最终评定成绩:6月摘要当今社会, 科学技术飞速发展, 人类活动给世界带来了巨大的改变。
在科技进步的同时, 以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人们所应用。
机械手在不同的作业场合, 特别是在特殊的环境背景下, 为人类活动的顺利快速进行带来了极大的方便和益处, 尤为明显的是在工业及军事领域内。
工业中大量的生产活动, 存在着很多不便于人类操纵的环节, 特别是在工作环境较危险的情况下, 如果使用具有远程控制功能的机械手, 则能够增加系统的安全性, 大大的节约损耗, 提高效率。
可见, 在自动化、工业化进程中, 在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势, 描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。
研究了基于PLC 的机械手模型控制系统的设计, 还研究了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。
关键词: 机械手, PLC, MCGSABSTRACTIn today's society, science and technology rapid development, human activities create world a huge change. In the meanwhile, technological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The homework in different occasions manipulator, especially in the special environment context for the human activity quickly smoothly caused great convenience and benefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for humans to manipulate the link, especially in a business environment is dangerous situation, if use has remote control functions may be increased manipulator, the security of the system, big save loss, improve efficiency. Visible, in automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator has become an inevitable trend. .In this design the present condition of research about domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the proces s of action’s realization of manipulator control system were described. The design of manipulator model control system based on PLC was researched andIMCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and breakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated.Key words: manipulator, PLC, MCGS目录第一章绪论........................................................................ 错误!未定义书签。
基于PLC的机械手自动操作系统设计本科毕业设计
1绪论1.1课题提出背景如今，机械自动化已经成为了新时代的主题。
其中，机械手是工业生产过程中应用最多的，而且它的发展也是最快的。
工业生产自动化的程度越来越高，而生产环境变得越来越恶劣，这样对工人提出了更高的要求，比如安全性、健康性、环保性等。
机械手可以有效的解决这个问题，它可以在高温、高压、有毒、放射性等场合应用。
在机械制造行业中，机械手又称工业机器人，它主要被应用于运送加工原料或者给特定的机床进行刀具的转换和机器的装配等一些自动化流水生产线上。
综上所述，机械手的应用更加有效率，同时还能降低生产成本。
机械手是一门综合性的学科，它包含了机械、电子、材料、自动控制等许多学科方面的知识。
随着计算机和电子技术的飞速发展，机械手也不断的更新换代，朝着精密化、智能化、复杂化的方向发展。
如今的机械手加入了传感器反馈系统，当机械手发生故障时，它可以自我检测，并且自动修复。
工业的自动化程度的高低离不开PLC，它的控制能力越高，自动化的程度也越高。
所以PLC常被用于工业生产中，随着它的地位逐渐增长，它的功能也随之有了很大的提高。
对于PLC而言，它的程序编写容易、系统操作灵活，同时对于控制也方便实现，这样能够提高工业生产的效率和加工的质量。
在一些恶劣的环境下，PLC同样能够取代人类去完成一些控制，从另一方面而言，成本也相对减轻了许多。
基于PLC设计的机械手自动操作系统，更加容易实现生产的连续性。
在本次设计任务中，选用三菱系列的PLC对机械手进行控制，完成自动操作系统的设计。
实现对机械手的上下、左右、旋转等控制，要完全实现这些，还需要其它辅助元器件，比如气缸、传感器、电磁阀、底座和支架等。
为了能够更加直观的对机械手的动作进行展示，在本次设计中加入了组态软件对机械手进行监控。
MCGS是一种用于对机械手整体监控的一种组态软件，通过对机械手运动数据的采集，MCGS以动画形式表现，对机械手的运动过程进行监控和整个流程的控制。
1.2国内外研究现状在1954年，美国的著名工程师沃尔德最早提出了人机一体化的构想；到了1959年，拥有丰富创造力的两人沃尔德和英格伯一同制造出了世界上第一台机械手；1962年时，美国政府将机械手的实用性做了相关的叙述，机械手慢慢被大家所认知；1970年在美国召开了第一届有关机械手相关的会议，主要研究它的价值和实用性；1973年美国一家公司开始制造出了一台小型的机械手，为工业发展做奠基；直到1980年，机械手在日本很快的发展起来，使得机械手得到了充分的改进，现在机械手正在向智能化、高速化、精密化的方向发展，机械手的定位精度也是越来越高，能达到现在的纳米级别，它的运行速度可以达到3m/s，产出的产品可以达到6轴，夹起工件的重量也是越来越大。
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业论文
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业论文第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3 本文主要工作 (2)第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述 (3)2.1 可编程序逻辑控制器（PLC） (3)2.1.1 PLC的结构 (3)2.1.2 PLC的发展历程 (4)2.1.3 PLC的硬件 (5)2.1.4 PLC的主要特点 (6)2.1.5 FX2N系列PLC介绍 (7)2.2 机械手 (9)2.2.1 机械手概述 (9)2.2.2机械手的工作原理 (9)2.2.3机械手的发展趋势 (10)第三章系统设计 (11)3.1 系统方案分析设计 (11)3.1.1控制要求 (11)3.1.2 方案设计 (11)3.2 硬件设计 (13)3.2.1 输入/输出端子地址分配 (13)3.2.2 PLC接线图 (13)3.3 系统程序设计 (14)3.3.1 常用编程方法介绍 (14)3.3.2流程图 (16)3.3.3梯形图 (17)3.3.4 语句表 (20)3.4 MCGS组态软件 (21)3.4.1 MCGS 组态软件结构功能特点 (22)3.4.2 工程的建立和变量的定义 (26)3.4.3 动画连接 (29)3.4.5 调试 (34)第四章系统的调试及设计总结 (35)4.1 系统调试 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1 FX2N基本指令 (39)第一章绪论1.1 课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC（即可编程逻辑编程器的简称）已经进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的容。
PLC作为通用的工业计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。
PLC 从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。
在现代工业中生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
基于MCGS组态软件的机械手控制系统
自动测量与控制 Automatic Measurement and Control
O. I. Automation 2007, Vol. 26, No. 8
文章编号：1006-1576（2007）08-0056-02
基于 MCGS 组态软件的机械手控制系统
2 输入输出端子分配
下降
上升
夹紧
右行 左行 原点
电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 指示
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
MITSUBISHI
FX2N-32MR
启 X 0 下 X 1上 X 2右 X 3左 X 4工 X5停 X6 单 X7 X步 10 单 X11 连 X12左 X13上 X14夹 X15
动
3 系统组态设计及功能实现
基于 Windows98/NT/2000/XP 操作系统的全 中 文 工 控 组 态 软 件 MCGS（ Monitor and Control Generated System），可快速构造和生成上位机监控 系统的组态软件系统，为用户提供从设备驱动、数 据采集到数据和报警处理、流程控制、动画显示、 报表输出等完整方案。MCGS 软件系统含组态环境 和运行环境。组态环境是工具软件，帮助用户设计 和构造应用系统；运行环境则按组态环境中构造的 组态工程，以用户指定方式运行，并进行各种处理， 完成用户组态设计的目标和功能。
参考文献：
[1] 袁 秀 英 . 组 态 控 制 技 术 [M]. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社 ,
2003. 8. [2] 王兆义. 小型可编程控制器实用技术[M]. 北京: 机械
工业出版社, 1997. 7. [3] 袁艳敏. PLC 在机械手自动控制系统中的应用[J]. 航空
plc和mcgs的课程设计
plc和mcgs的课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、结构、工作原理及应用场景。
2. 掌握MCGS（监控与数据采集系统）的组成、功能及其与PLC的配合使用。
3. 学习PLC与MCGS编程软件的使用，能进行基本的编程操作。
技能目标：1. 学会使用PLC与MCGS进行简单的自动化控制系统的设计、搭建与调试。
2. 能够分析并解决PLC与MCGS在实际应用中遇到的问题。
3. 培养学生的动手能力、团队协作能力和创新能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发他们学习PLC和MCGS的积极性。
2. 增强学生对我国自动化产业的认同感，提高他们的民族自豪感。
3. 引导学生关注自动化技术在工业生产中的应用，培养他们的职业素养。
本课程针对高年级学生，在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上，明确课程目标，并将目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，使学生能够掌握PLC与MCGS的基本知识和技能，为今后从事自动化领域的工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，使他们在学习过程中形成积极向上的人生态度，为我国自动化产业的发展贡献力量。
二、教学内容1. PLC基础知识：- PLC的定义、分类及发展历程。
- PLC的硬件结构、工作原理。
- PLC的编程语言及编程方法。
2. MCGS基础知识：- MCGS的组成、功能及其与PLC的配合。
- MCGS软件的安装与使用。
- MCGS的组态设计、监控与数据采集。
3. PLC与MCGS编程实践：- PLC编程软件的使用与操作。
- MCGS组态软件的编程与调试。
- PLC与MCGS联合应用案例分析与实操。
4. 自动化控制系统设计：- 自动化控制系统的设计原则与方法。
- PLC与MCGS在自动化控制系统中的应用。
- 自动化控制系统的搭建、调试与优化。
教学内容按照以下进度安排：第一周：PLC基础知识学习；第二周：MCGS基础知识学习；第三周：PLC与MCGS编程实践；第四周：自动化控制系统设计。
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（2011届）毕业设计（论文）基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：机电一体化技术2011年6月摘要当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。
在科技进步的同时，以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人们所应用。
机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动的顺利快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域内。
工业中大量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境较危险的情况下，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的安全性，大大的节约损耗，提高效率。
可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势，描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。
研究了基于PLC的机械手模型控制系统的设计，还研究了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。
关键词：机械手，PLC，MCGSABSTRACTIn today's society, science and technology rapid development, activities create world a the meanwhile, technological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The different occasions manipulator, especially in the special environment context for the activity quickly smoothly caused great convenience and benefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for a business environment is dangerous situation, if use automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator inevitable trend. .In this design the present condition of research about domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the process of action’s realization of manipulator control system were described. The design of manipulator model control system based on PLC was researched and MCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and breakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated.Key words: manipulator，PLC，MCGS目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3 本文主要工作 (2)第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述 (3)2.1 可编程序逻辑控制器（PLC） (3)2.1.1 PLC的结构 (3)2.1.2 PLC的发展历程 (4)2.1.3 PLC的硬件 (5)2.1.4 PLC的主要特点 (6)2.1.5 FX2N系列PLC介绍 (7)2.2 机械手 (9)2.2.1 机械手概述 (9)2.2.2机械手的工作原理 (9)2.2.3机械手的发展趋势 (10)第三章系统设计 (11)3.1 系统方案分析设计 (11)3.1.1控制要求 (11)3.1.2 方案设计 (11)3.2 硬件设计 (13)3.2.1 输入输出端子地址分配 (13)3.2.2 PLC接线图 (13)3.3 系统程序设计 (14)3.3.1 常用编程方法介绍 (14)3.3.2流程图 (16)3.3.3梯形图 (17)3.3.4 语句表 (20)3.4 MCGS组态软件 (21)3.4.1 MCGS 组态软件结构功能特点 (22)3.4.2 工程的建立和变量的定义 (26)3.4.3 动画连接 (29)3.4.5 调试 (34)第四章系统的调试及设计总结 (35)4.1 系统调试 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1 FX2N基本指令 (39)第一章绪论1.1 课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC（即可编程逻辑编程器的简称）已经进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的内容。
PLC作为通用的工业计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。
PLC 从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CADCAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。
在现代工业中生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
随着工业化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。
同时，现在生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射和污染的场合，应用更为广泛。
在我国，近几年来也有较快发展，并取得一定效果，受到机械工业和铁路部门的重视。
本次课题主要是应用三菱公司FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。
该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。
我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。
1.2设计目的和意义科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期的缩短，更新换代速度加快。
然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。
目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。
为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的的发展趋势。
自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。
自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。
重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国际民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。
支撑发展就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支持经济社会的持续协调发展。
引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。
这一方针是我国半个世纪科技发展实践经验的概括总结，是面想未来，实现中华民族伟大复兴的重要抉择。
科技人才是提高自主创新能力的关键所在。
要把创造良好环境和条件，培养和凝聚各类科技人才特别是优秀拔尖人才，充分调动广大科技人员的积极性和创造性，作为科技工作的首要任务，努力开创人才辈出、人尽其才、才尽其用的良好局面，努力建设一支与经济社会发展和国防建设相适用的规模宏大、结构合理的高素质科技人才队伍，为我国科学技术发展提供充分的人才支撑和智力保证。
1.3 本文主要工作第一章：绪论介绍该课题背景，对该系统的设计目的和意义做简单介绍第二章：系统介绍可编程逻辑控制器 MCGS组态软件和机械手第三章：系统方案的分析设计及程序的设计第四章：系统的调试及设计总结第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述2.1 可编程序逻辑控制器（PLC）2.1.1 PLC的结构PLC和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(IO)部件、电源部件、编程器、IO扩展单元和其他外围设备组成。
各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成[9]。
其结构简图如下：图2-1 PLC硬件结构图PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。
系统程序是每一个PLC成品必须包括的部分，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行，系统程序固化在EPROM中。