机械电子工程毕业设计-基于PLC控制的工业机械手仿真监控.doc

1、本科毕业论文（20 届）基于 PLC 控制的工业机械手仿真监控所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。在完成设计时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日毕业设计任务书设计题目：基于 PLC 控制的工业机械手仿真监控1设计的主要任务及目标以 Pro/E 对机械手进行建模设置机器手的运动环境和动作通过 PLC 控制使得机械手能够在 Pro/E 环境下完成指定动作2设计的基本要求和内容掌握 Pro/E 二次开发的基础知识并熟悉

2、 C 语言通过 PLC 编程控制使机械手完成指定动作将 PLC 程序转换成 C 语言并成功编译 C 语言函数找到 PRO/E 与 C 语言接口，使 PRO/E 软件能够调用 C 语言函数在 PRO/E 界面实现机械手的控制毕业设计说明书及答辩用资料一份3主要参考文献1 孙恒机械原理M. 北京：高等教育出版社， 20062 崔继仁.电气控制与 PLC 应用技术M.北京：中国电力出版社，2012.23 谭浩强.C 程序设计M.北京：清华大学出版社,2005 4 张继春 编著.Pro/ENGINEER 二次开发实用教程 M. 北京：北京大学出版社,20034进度安排毕业设计各阶段名称 起 止 日 期

3、1 分析题目，确定设计思路，进行开题检查 2013.122014.3.142 完成机械手的设计与建模 2014.3.152014.4.243 进行中期检查 2014.4.244 完成控制程序的编写，写出毕业论文 2014.4.252014.5.255 进行设计说明书及图纸整理，准备答辩 2014.5.262014.6.10基于 PLC 控制的工业机械手仿真监控摘要：本文深入研究了基于 Pro/TOOLKIT 的二次开发方法，PLC 与 C 语言的转换，利用 Pro/TOOLKIT 进行 Pro/ENGINEER 的二次开发，如 Pro/TOOLKIT 的工作模式、利用Pro/TOOLKIT 制

4、作菜单、交互对话框、创建 Pro/TOOLKIT 应用程序的基本方法以及如何实现。设计过程是将 PLC 语言转换为 C 语言并按照控制要求编写好 C 语言的函数。在 Pro/E 中使用其内部的 dat 文件调用 MFC，通过 C 语言实现 Pro/E 和 PLC 的挂钩，最终实现在 Pro/E 界面中实现对电动机械手的控制。关键词：Pro/E，二次开发，Pro/TOOLKITIndustrial Manipulator Based on PLC Control Simulation MonitoringAbstract：This design is mainly through PLC to

5、C language and writing right C language function according to control requirements. In Pro/E is used in its internal calls to the MFC dat file, through the C language implementation of Pro/E and PLC linked, so that we can implement in the Pro/E screen control of the pneumatic manipulator. Pro/ENGINE

6、ER is a widly used mold CAD/CAM software.Take it for studying object,with analysis of the development interfaces of Pro/ENGINEER.The paper did research on methods of sencondary development by Pro/TOOLKIT,such as Pro/TOOLKITs work mode ,designing menu and User Interface Dialog Boxes.The way of creati

7、ng application of Pro/TOOLKIT as well as implement of information transformation mechanism between Pro/E and MFC are studied,so that we can implement in the Pro/E screen control of the pneumatic manipulator. Key words:Pro/E，Sencondary development，Pro/TOOLKITI目 录1 前言 .11.1 国内机械手现状简介 .11.2 CAD 软件二次开发的

8、现状与前景 .12 Pro/E5.0 及其二次开发工具简介 .32.1 Pro/ENGINEER 软件简介 .32.2 Protoolkit 工具简介（接口） .42.3 Protoolkit 开发工具包的正确安装 .42.4 vs2008 的正确安装 .52.5 平台建立 .63 机械手的建模 .93.1 总体设计 .93.2 机械手的规格参数 .93.3 驱动方式的选择 .103.4 机械手的装配 .113.5 机械手装配步骤 .114 基于 VS 的 Pro/E 二次开发流程 .184.1 如何实现 Pro/E5.0 与 vs2008 的挂钩 .184.2 PLC 语言和 C 语言的转换

9、 .184.3 如何编写 vs2008 中的 DLL 函数 .204.4 如何在 Pro/E 中调用 DLL 文件 .234.5 Pro/E 内部函数的调用 .245 界面设计 .265.1 VS2008 界面设计 .265.2 UI 界面设计 .286 实现在 Pro/E 中机械手的控制 .33结 论 .37参考文献 .38致 谢 .4011 前言1.1 国内机械手现状简介机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来

10、的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产

11、品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。由“可编程序控制器- 传感器- 液压元件”组成的典型的控制系统是自动化技术的重要方面。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。1.2 CAD 软件二次开发的现状与前景任何通用的 CAD 软件，甚至面向某一类对象的专用的、商品化的 CAD 软件，都难以满足形形色色具体产品设计的需要。所以，一个公司欲全面采用 CAD 技术，并取得积极效果，应以引入的 CAD 系统为基础，根据本公司的

12、实情，进行程度不同的用户化、本地化的二次开发，形成具有本公司特色的产品设计 CAD 系统。有效的二次开发是 CAD/CAM 发挥效能的关键环节。我国许多企业引进了国外知名的 CAD/CAM 系统，但往往没有得到充分的利用，企业对 CAD 的巨额投资，并没有真正达到提高设计质量、缩短设计周期的目的，也没有带来应有的效益。究其原因，是没有对产品进行和管理方面进行二次开发。目前可在计算机平台上运行且在我国2CAD 市场比较流行的三维软件有 PTC 公司的 Pro/ENGINEER、EDS 公司的UG、SolidWorks 公司的 SolidWorks，这些软件在功能上都是比较出色的，也都提供了各自的

13、二次开发接口。目前国内的二次开发水平总体比较低下，与通用 CAD 软件普及率较高的情况不适应，制约 CAD 软件作用的发挥。因此，大力推广三维 CAD 软件的二次开发，提高 CAD 软件的使用效率，已成为当今国内 CAD 软件应用的当务之急。32 Pro/E5.0 及其二次开发工具简介本设计主要是使用 vs2008 的共享 MFC 的方式建立 Pro/E 的一些插件，在二次开发中 PTC 公司在版本中给出了对应的关系，例如，Pro/E2.0 对应VC+6.0，Pro/E5.0 对应 VS2008.在本文中主要使用的是 Pro/E5.0 对应 VS2008 来进行的一次二次开发。2.1 Pro/

14、ENGINEER 软件简介Pro/ENGINEER 是世界上最成功的 CAD 软件之一，是美国 PTC 公司的产品。其设计的 Pro/ENGINEER 具有以下技术特点；（1）全相关性过去的二维设计中许多时间是花在图纸绘制和错误修改上，图纸的更改常常是顾此失彼。Pro/ENGINEER 各个模型建立在一个真正统一的数据结构上，各个模块之间是全相关的，如该系统处理三维实体、二维工程图、截面图、总装配以及在分析、仿真、加工零件的工艺规程等各类数据时是严格一体化的，设计人员可以在任何一个环节对不满意的模型尺寸进行修改，同时修改后的尺寸会反映到从设计到加工的各个过程，以确保所有零件和多个环节的数据一致

15、性。（2）实体造型在产品设计过程当中，与传统的计算机辅助设计相比，PRO/E 设计产品是基于三维实体的而非传统的鼓励的二维点、线、面。他可以完成实体造型后再按照严格的投影关系产生三视图和其他需要的辅助视图，因而生成的二维工程图几何上是无错误的。（3）基于特征的参数化建模特征造型被公认为是目前几何造型的发展趋势，在 Pro/ENGINEER 中，实体模型都是一些由工程特征组合而成的。该系统的 Pro/Feature 模块提供了拉伸、旋转、扫描、孔、槽、扭曲、圆角、倒角、抽壳、拔模斜度、管道和变截面扫描等众多的特征构造方法，这些都为用户提供了设计复杂形状曲面或实体模型的强有力工具，另外，Pro/E

16、NGINEER 还允许自己定义特征 UDF，用户可以通过它建立自己的特征库。4在国内的一些公司和企业中，Pro/ENGINEER 作为一种软件工具，主要还是集中在辅助设计之上，现在已有不少企业已经用于辅助制造和模拟上，而 Pro/E 作为一种功能强大的三维软件，还具有很大的应用空间。2.2 Protoolkit 工具简介（接口）CAD/CAM 软件一般都有自己供用户使用的二次开发接口，如 AUTOCAD 的AutoCAD development system(ADS),I-DEAS 的 Open Architecture(OA)等等，它给用户提供一系列工具，可以完成用户界面定制，宏程序定义，和

17、编写外部程序来根据自己的需要或具体情况扩展系统的功能。Pro/ENGINEER 软件在提供强大的设计、分析、制造功能的同时，也为用户提供了多种二次开发工具。常用的二次开发工具有：族表（Family Table） 、用户定义特征（UDF） 、Program、J-link、Pro/TOOLKIT 等。本设计主要是使用 vs2008 的共享 MFC 的方式建立 Pro/E 的一些插件，所以必须要正确的安装 Pro/E 自带的二次开发工具 protoolkit 来对 Pro/E 进行一些相应的二次开发。2.3 Protoolkit 开发工具包的正确安装我们在安装 Pro/E 的时候需要注意到的是在默认安装时是不安装 pro/toolkit 的，在安装过程中选择 pro/toolkit，如图 2.1 所示5图 2.1 Pro/TOOLKIT 安装界面2.4 vs2008 的正确安装首先需要正确下载 vs2008 软件来配合 proe5.0 的二次开发，下载地址为http:/ vs2008 安装时选择安装组件选择 c+功能，如下图 2.2。