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触摸屏在机械手控制系统中的应用与设计

张金环

（天津职业大学机电工程与自动化学院， 天津300410）

摘要： 提出了将触摸屏应用于以机械手为被控对象的PLC 控制系统中， 给出以GE PLC 作为控制核心，以触摸屏为操作界面实现机械手控制的设计方法。该设计方法通过在触摸屏上组态机械手的画面及相应的软件编程实现PLC 对机械手的控制， 达到在触摸屏界面真实再现机械手的运动过程及运行结果。本实例证明， 触摸屏的应用可以丰富高校PLC 的实践教学， 具有很好的实用价值。

关键词： 可编程序控制器； 控制系统； 机械手； 触摸屏

中图分类号： TP39 文献标识码： A doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2011.05.057

0 引言

随着我国自动化技术的提高, 人机界面产品越来越受到人们的关注。作为新一代高科技人机界面产品的触摸屏是适合在恶劣的工业环境中作为一种在操作人员和机器设备之间作双向沟通的新型人机界面[1]， 是可编程序控制器PLC （Programmable Logical Controller） 的最佳搭档[2]。将触摸屏用于PLC 控制系统中已经成为工业控制领域的发展方向。伴随着工业技术的发展， PLC 也已经成为工科院校机电类的主要课程。但学校教学中PLC 的被控工业对象往往会受到被控对象的种类、价格、体积和维护等多种条件的限制， 容易造成实践项目种类局限和扩展性差等现象。随着触摸屏监控功能越来越强大， 使得触摸屏取代传统教学中的控制面板和实物演示的功能成为可能。本文提出了将触摸屏应用于以机械手为被控对象的PLC 控制系统中， 此方法的使用一方面减少了PLC 所使用的I/O 点数， 另一方面触摸屏具有的图形化和交互式的组态工作界面更易于扩展系统的功能， 丰富PLC 的实践教学。

1 机械手控制系统

1.1 系统的控制要求

搬运机械手见图1， 其任务为将左工位上加工好的工件送到右工位， 已知待搬运工件在机械手初始位置正下方， 对此机械手有如下控制要求：

（1）机械手在初始位置， 按下启动按钮后， 机械手下移至工件处→夹紧工件→携工件上升→右移至下一个工位上方→下移至指定位置→放下工件→上移→左移， 回到原始位置。此过程反复循环执行。

1.2 系统硬件配置

（1） 控制系统的选型。目前,在国内市场上有国外引进的和国内组装、开发的多种PLC。故PLC 系列标准不一， 功能参差不齐， 价格悬殊， 考虑到PLC 的性价比、适应负载的能力和学校教学的适应性等因素， 选用PACSystems RX3i 系列PLC 产品和QP Control 6″ TFT（IC754Cxx06Cxx） 触摸屏。控制软件采用GE 公司的集成开发环境Proficy Machine Edition 6.0， 该软件在一个开发环境中集成Proficy View（触摸屏）、Logic Developer-PLC（PLC/PAC 的编程）、Logic Developer-PC （基于PC 控制的编程与运行调试） 和Proficy Motion Developer （运动控制编程） 编程界面， 编程界面的切换只需点击菜单栏Window 的下拉菜单中的Apply Themes 即可实现。Proficy ME 软件平台在多种硬件上具有很好的可移植性[3]。

（2） PLC 系统硬件组成。PLC 系统的硬件结构主要包括： RX3i 可编程控制器CPU 模块（IC695CPU310）、12 插槽底板（IC695CHS012）、直流24 伏单幅宽电源模块（IC695PSD040）、以太信模块（IC695ETM001）、32 点控制指令输入模块（IC694MDL655）、32 点控制指令输出模块（IC694MDL754）[4]。其硬件结构组成见图2。

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