项目 7 ：组态应用实例

1. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 项目7：组态应用实例 ——用MCGS实现机械手自动分拣系统

2. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 系统的工作流程 4自由度气动机械手 上料机械手 正品分拣机械手 次品分拣机械手 限位开关 质检传感器 升降、伸缩、旋转和气爪的抓放 料盒 位置传感器 传送带系统

3. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 系统功能 为保证系统的正常运行，分拣系统应具有自动和人工（手动）控制功能，即在自动分拣时，不需要任何人工干预，各个机械手和传送带能够自动的按照程序设定进行相应的操作，正确的实现产品的分拣，当系统出现故障时，可以实时的报警,能够实现按产品数目的统计，并给出相应的合格率和次品率；在人工控制方式下，可以人为地控制各个机械手及传送带的运动趋势，它们各自的工作是独立不相关的，各个传感器能够正常工作，反映位置状态信息；同时手动控制和自动控制之间可以实现合理的切换，避免系统工作出错。

4. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控 制 器 机 械 手 气爪上升命令 气爪上升 气爪下降命令 气爪下降 气爪拉伸命令 气爪前伸 气爪收缩命令 气爪回缩 气爪正旋命令 旋向传送带 气爪逆旋命令 旋向料盒 气爪张命令 气爪张开 气爪合命令 传送带启动/停止命令 控制器 传送带启动/停止 气爪闭合 手动受控过程

5. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控制要求与系统功能 自动控制方式下，各机械手和传送带按程序设定工作。 要求：(a)传送带按间歇方式工作，除在上料和产品捡拾时处于停止状态，其它时间连续运转。(b)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，判断其是否合格，同时上料机械手再进行上料，完成后启动传送带；(c)之后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，如合格驱动正品分拣机械手动作，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；(d)此后，传送带上同一时刻至少有2两个产品进行传送，它们将同时到达位置传感器1、2，或者还有位置传感器3，到达后传送带停止，在4个位置分别完成各自的工作：上料机械手完成上料，质检传感器实现位置传感器1处产品的质量检测，如果有正品或次品接近相应的分拣机械手，该机械手要动作将对应产品拣出来。但是除自动系统刚开始运行外，即如果传送带上有2个或以上产品进行传送时，若没有次品靠近次品机械手，则位置传感器1和2需同时发出感应信号；而当有次品靠近次品机械手，则位置传感器1、2和3需同时发出感应信号（有微小偏差时可通过延时忽略），否则视为系统发生故障，须产生报警信息。系统运行时的动画效果应与实际机械手的运动趋势一致。

6. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控制要求与系统功能 手动控制方式下，各个机械手和传送带的工作是独立的，可人工通过运行画面中的按钮操作任意驱动其按某一方向动作，这些动作之间是相互独立的，即机械手沿某一方向（伸缩）运动时，也可同时沿其它方向（升降）运动。传送带的运动也可通过按钮来控制。系统运行时的动画效果应与实际机械手的运动趋势一致。 为保证自动控制和手动控制的合理切换，在自动工作转向手动控制时，系统状态暂停，即各机械手和传送带停止运动，然后控制器在未接到人工控制信号时，不向各机械手和传送带发送运转命令；在手动控制转换到自动控制时，也是首先将所有机械手的状态恢复初始状态，然后再按自动运行程序工作，传送带以一定速度运转。

7. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控制要求与系统功能 机械手的运行方向上均安装有限位开关，无论是自动或是手动工作方式下，各个限位开关的状态以及每个传感器输出信号、传送带的启动/停止应从系统画面中实时的体现出来。 能够有产品的统计信息，即产品的当前总产量，产品中的正品数目、次品数目以及合格率的动态显示。

8. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 计 算 机 质量检测传感器 上料机械手 位置传感器1 正品分拣机械手 位置传感器2 次品分拣机械手 位置传感器3 传送带 控制系统的组成 机械手的运行方向上均安装有限位开关，无论是自动或是手动工作方式下，各个限位开关的状态以及每个传感器输出信号、传送带的启动/停止应从系统画面中实时的体现出来。

9. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控制系统的组成 系统的输入开关量共有22个，即4个传感器状态输入和3个4轴机械手在六个方向上的限位开关状态，依次将这22个开关量接在PCI-8405的A组ch1～ch16和B组ch17～ch22通道。系统的输出开关量共有25个，即3个机械手的8种动作及传送带的启/停控制，将PCI-8407的A组ch1～ch16和B组ch17～ch25通道分别连接在继电器的输入回路中，而继电器的控制输出端与电磁阀的受控端相连，驱动机械手运动的气信号所在气路需通过这些电磁阀，这样PCI-8407的输出信号可控制对应电磁阀的通断，从而控制气路的导通和截止，决定了机械手是否受到气缸的驱动而产生运动。

10. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 计 算 机 位置传感器1 PCI- 8405 4点输入 传感器 位置传感器2 位置传感器3 质量检测传感器 上升 6点输入 下降 上料机械手 前伸 6点输入 回缩 正旋 6点输入 逆旋 爪张 爪合 上升 PCI- 8407 下降 正品分拣机械手 8点输出 前伸 回缩 正旋 8点输出 逆旋 爪张 爪合 上升 下降 次品分拣机械手 前伸 回缩 正旋 8点输出 逆旋 爪张 爪合 1点输出 传送带 控制系统的组成

11. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 运行效果

12. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 实时数据库创建 实时数据的定义依据工作需要可以分为以下几个部分： 传送带； 控制方式； 限位开关； 传感器； 机械手运动方向； 动作阶段； 产品信息； 报警； 产量信息。

13. 变量名 类型 初值 通道 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 传送带启停 开关 0 PCI-8407，DO01 传送带工作状态，1：运转；0：停止 传送带旋转 数值 0 增量，用来体现传送带运行的动画效果 传送带

14. 变量名 类型 初值 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 控制方式 开关 0 1：自动；0：手动 控制方式

15. 变量名 类型 初值 通道 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 上料升限位开关 开关 1 PCI-8405,DI01 上料机械手6个位置 的限位开关， 0：未到达该位置 1：处于该位置 上料降限位开关 开关 0 PCI-8405,DI02 上料伸限位开关 开关 0 PCI-8405,DI03 上料缩限位开关 开关 1 PCI-8405,DI04 上料正旋限位开关 开关 0 PCI-8405,DI05 上料逆旋限位开关 开关 1 PCI-8405,DI06 正品升限位开关 开关 1 PCI-8405,DI07 正品捡拾机械手6个位置的限位开关， 0：未到达该位置 1：处于该位置 正品降限位开关 开关 0 PCI-8405,DI08 正品伸限位开关 开关 0 PCI-8405,DI09 正品缩限位开关 开关 1 PCI-8405,DI10 正品正旋限位开关 开关 0 PCI-8405,DI11 正品逆旋限位开关 开关 1 PCI-8405,DI12 次品升限位开关 开关 1 PCI-8405,DI13 次品捡拾机械手6个位置的限位开关， 0：未到达该位置 1：处于该位置 次品降限位开关 开关 0 PCI-8405,DI14 次品伸限位开关 开关 0 PCI-8405,DI15 次品缩限位开关 开关 1 PCI-8405,DI16 次品正旋限位开关 开关 0 PCI-8405,DI17 次品逆旋限位开关 开关 1 PCI-8405,DI18 限位开关

16. 变量名 类型 初值 通道 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 位置传感器1 开关 0 PCI-8405,DI19 质检点位置传感器，1：有产品 位置传感器2 开关 0 PCI-8405,DI20 正品机械手处位置传感器，1：有产品 位置传感器3 开关 0 PCI-8405,DI21 次品机械手处位置传感器，1：有产品 质量检测传感器 开关 0 PCI-8405,DI22 产品质量检测状况，1：正品；0：次品 传感器

17. 变量名 类型 初值 通道 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 上料升 开关 0 PCI-8407，DO02 上料机械手4个方向的运动控制和气爪状态的控制命令， 1：输出控制信号 上料降 开关 0 PCI-8407，DO03 上料伸 开关 0 PCI-8407，DO04 上料缩 开关 0 PCI-8407，DO05 上料正旋 开关 0 PCI-8407，DO06 上料逆旋 开关 0 PCI-8407，DO07 上料爪张 开关 0 PCI-8407，DO08 上料爪缩 开关 0 PCI-8407，DO09 正品升 开关 0 PCI-8407，DO10 正品捡拾机械手4个方向的运动控制和气爪状态的控制命令， 1：输出控制信号 正品降 开关 0 PCI-8407，DO11 正品伸 开关 0 PCI-8407，DO12 正品缩 开关 0 PCI-8407，DO13 正品正旋 开关 0 PCI-8407，DO14 正品逆旋 开关 0 PCI-8407，DO15 正品爪张 开关 0 PCI-8407，DO16 正品爪缩 开关 0 PCI-8407，DO17 次品升 开关 0 PCI-8407，DO18 次品捡拾机械手6个方向的运动控制和气爪状态的控制命令， 1：输出控制信号 次品降 开关 0 PCI-8407，DO19 次品伸 开关 0 PCI-8407，DO20 次品缩 开关 0 PCI-8407，DO21 次品正旋 开关 0 PCI-8407，DO22 次品逆旋 开关 0 PCI-8407，DO23 次品爪张 开关 0 PCI-8407，DO24 次品爪缩 开关 0 PCI-8407，DO25 机械手运动方向

18. 变量名 类型 初值 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 机械手上料阶段 开关 0 1：可进行上料操作0：禁止上料 上料阶段 数值 0 变化范围0~9，分别反映上料时机械手各个方向的运动情况 正品阶段 数值 0 变化范围0~9，分别反映正品捡拾时机械手各个方向的运动情况 次品阶段 数值 0 变化范围0~9，分别反映次品捡拾时机械手各个方向的运动情况 上料结束 开关 0 1：上料结束 正品分拣结束 开关 0 1：正品分拣结束 次品分拣结束 开关 0 1：次品分拣结束 检测阶段 开关 0 1：进行位置检测和质量检测 动作阶段

19. 变量名 类型 初值 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 检测工件 开关 0 位置传感器1处产品的质量，1：正品 正品工件 开关 0 位置传感器2处产品的质量，1：正品 次品工件 开关 0 位置传感器3处产品的质量，1：次品 产品信息

20. 变量名 类型 初值 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 光报警 开关 0 光报警信号，1：有报警 声报警 开关 0 声报警信号，1：有报警 检测延时启动 开关 0 当位置传感器1、2或3未同时传出产品到达信息时，进行1秒延时，定时器所需变量，1秒后，若位置传感器1、2或3都感应到产品，则为正常，否则报警。 检测延时停止 开关 0 检测延时到 开关 0 检测延时 数值 0 报警

21. 变量名 类型 初值 注释 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 总产量 数值 0 各类产品的产量，其存盘方式为变化量为1是自动存盘，为保存该信息，应设置为“系统退出时，保存当前值为初始值”。 正品产量 数值 0 次品产量 数值 0 合格率 数值 0 正品产量/总产量100%；有2位小数，间隔60秒存盘 产量信息

22. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 数据库组态结果 依据第二章实时数据库中介绍的方法建立上述其它数据对象并对其相关属性进行设定。

23. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动分拣系统-画面制作 正品分拣机械手 次品分拣机械手 上料机械手 限位开关 气爪 质检传感器 料盒 传送带系统 位置传感器 控制方式 手动控制按钮

24. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 自动分拣系统-画面制作 产品 控制方式 报警 产品信息

25. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 开始 N 手自动切换？ Y Y 自手动切换？ N 暂停操作 N 自动控制？ Y 复位操作 延时1s 延时5s 手动控制 自动控制 运行策略设计 主要的系统运行策略都在循环策略中实现，设置循环策略的循环周期为200ms。按其方式可以分为自动控制和手动控制策略，但是手动控制和自动控制切换过程中需要先平衡，即使得所有设备先恢复到初始状态，所以还应具备手动和自动切换的策略。

26. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动自动切换过程 在循环策略中添加脚本程序策略行，命名为手动-自动切换程序，策略执行的条件为控制方式产生正跳变。

27. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动自动切换过程 当“控制方式”出现正跳变后，所有机械手的状态要进行复位，即回到初始状态，传送带停止。 正品机械手为例 正品缩=1 正品伸=0 正品升=1 正品降=0 正品逆旋=1 正品正旋=0 正品爪缩=1 正品爪张=0 传送带启停=0

28. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动自动切换过程 机械手复位时间设定为5s，在复位期间，禁止运行手动和自动控制的程序流程，手动自动切换的5s定时器的计时状态“手_自动切换延时到”，先将该值清0，启动手动自动切换的5s定时器。 手_自动切换延时到=0 自_手动切换延时到=0 //禁止进行手动和自动控制的程序流程 自_手动切换延时启动=0 自_手动切换延时停止=1 手_自动切换延时停止=0 //启动手动自动控制切换延时定时器 手_自动切换延时启动=1

29. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动自动切换过程 手动自动控制切换延时定时器

30. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 自动手动切换过程 在循环策略中添加脚本程序策略行，命名为自动-手动切换程序，策略执行的条件为控制方式产生负跳变。

31. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 自动手动切换过程 根据要求，当自动运行切换到手动时，所有设备停止运转，即所有输出信号清0，包括各机械手8个方向的动作控制及传送带启/停信号。 在这期间，禁止运行手动和自动控制的程序流程，因此在切换时需将“手_自动切换延时到”和“自_手动切换延时到”清0，同时启动自动手动切换的1s定时器。 手_自动切换延时到=0 自_手动切换延时到=0//禁止进行手动和自动控制的程序流程 手_自动切换延时启动=0 手_自动切换延时停止=1 自_手动切换延时停止=0 //启动自动手动控制切换延时定时器 自_手动切换延时启动=1

32. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 自动手动切换过程 自动手动切换定时器的设置

33. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 手动控制策略 增加脚本程序策略行，进入手动控制的必要条件是“自_手动切换延时到”=1。该变量的初始值为“1”，即系统启动后运行手动分拣系统。 由于传送带和各个机械手的各方向运动是相互独立的，因此可以分别设置。

34. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 传送带控制 IF 传送带启停=1 THEN 传送带旋转=传送带旋转+1 //动画效果 ELSE 传送带旋转=0

35. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 气爪张开控制程序 气爪张动画结束？ Y N 气爪张控制信号清0 动画效果 结束 机械手控制 以正品分拣机械手气爪张开为例 ，控制程序包括2个部分：动画显示和输出控制。 IF 正品爪张=1 THEN IF 正品气爪增量>0 THEN //反映动画效果 正品气爪增量=正品气爪增量-1 ELSE 正品气爪增量=0 //气爪张至最大时， 正品爪张=0， 输出控制信号清0 ENDIF ENDIF

36. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 机械手控制 其它几个方向的手动控制程序与以上程序相似，但在增量上的调整需根据实际的构件尺寸、偏移量大小调节。 上料机械手和次品分拣机械手的手动控制与正品分拣机械手的控制相同，只需将上述程序中的正品改为上料或次品便可得到相应的控制程序。

37. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 自动控制策略 增加脚本程序策略行，进入自动控制的必要条件是“手_自动切换延时到”=1。 依据自动控制的要求，要实现机械手的操作，质量检测、位置检测功能和传送带控制。

38. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 传送带动画效果 IF 传送带启停=1 THEN 传送带旋转=传送带旋转+1 //体现动画效果 ELSE 传送带旋转=0 ENDIF

39. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 机械手动作过程 上料机械手动作过程 上料操作按以下顺序进行：气爪张开气爪下降气爪收缩气爪上升机械手伸长并正旋气爪下降气爪张开气爪上升气爪收缩机械手收缩并逆旋。 正、次品机械手动作过程 当产品处于对于位置传感器时，捡拾操作按以下顺序进行：机械手伸长并旋转气爪张开气爪下降气爪收缩气爪上升机械手收缩并逆旋气爪下降气爪张开气爪上升气爪收缩。

40. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 上料、产品捡拾阶段 上料阶段 正品捡拾阶段 次品捡拾阶段 上料结束？ Y 有正品？ N 有次品？ N N Y Y 气爪张开动画及输出控制 正品捡拾结束？ Y 次品捡拾结束？ Y N N 气爪下降动画及输出控制 伸出/旋转动画及输出控制 伸出/旋转动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 气爪张开动画及输出控制 气爪张开动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪下降动画及输出控制 气爪下降动画及输出控制 伸出/旋转动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 气爪下降动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪张开动画及输出控制 回缩/旋转动画及输出控制 回缩/旋转动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪下降动画及输出控制 气爪下降动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 气爪张开动画及输出控制 气爪张开动画及输出控制 回缩/旋转动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪上升动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 气爪收缩动画及输出控制 总产量+1，次品量+1 总产量+1，正品量+1 完成 机械手动作过程

41. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 气爪上升动画及输出控制 气爪下降=0，气爪上升=1 动画效果 N 气爪上升动画结束？ Y N 上升限位开关=1？ Y 气爪上升=0 下一阶段 机械手动作过程 以正品气爪上升为例，其动画效果及输出控制过程。 IF 正品阶段=8 THEN 正品降=0 正品升=1 IF 正品升降增量>0 THEN 正品升降增量=正品升降增量-1 ELSE 正品升降增量=0 IF 正品升限位开关=1 THEN 正品升=0 正品阶段=9 //可进入气爪收缩阶段 ENDIF ENDI ENDIF

42. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 质量检测、位置检测过程及报警 在本次机械手上料和分拣工作结束后，应确定下次分拣时，位置传感器2处的产品质量以及位置传感器3处是否有次品。之后启动传送带，必须保证各个产品同时到达相应位置传感器，在传送过程中可能出现微小误差，通过1个1秒的定时器延时来忽略此误差，若1秒后，仍未同时到达，则系统报警，停止运行，否则再次进行上料和分拣操作。

43. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 检测阶段 上料、分拣结束？ N Y 判断下次上料时位置传感器3处有无次品 判断下次上料时位置传感器2处有无正品 启动传送带 N 有产品到达任一位置传感器？ Y 延时1s 传送带停止 N 有次品？ Y 位置传感器 1、2全为1？ 位置传感器 1、2、3全为1？ N N Y Y 允许进行上料、分拣操作 报警 结束 质量检测、位置检测过程及报警

44. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 质量检测、位置检测过程及报警 检测位置延时的定时器设置

45. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 质量检测、位置检测过程及报警 在循环策略中，增加音响输出策略行，设置声音报警。

46. 第七章 用MCGS 实现机械手自动分拣系统 主控窗口 由于该系统只有2个用户窗口，窗口的切换使用按钮动作即可实现，不必再进行主控窗口的菜单设计。