基于VB的气动机械手PLC控制系统研究

焦 译 袁新锋邱 梁

（1.济南大学泉城学院，山东 济南250001；2.济南大学 土木建筑学院，山东 济南250001）

0 引言

炸药作为一种易燃易爆危险品，一旦遇到明火或者是碰撞就会产生爆炸，对人类的生产、生活带来灾难。特别是在军用上，炸药搬运是项很危险的工作，多以间断生产方式，体力劳动强度大、生产条件恶劣、生产效率不高。为提高炸药搬运与筛选过程中的自动化水平，本文采用气动技术驱动的机械手系统完成对炸药筒的搬运，通过将PC与PLC系统应用于炸药搬运机械手的监控系统中，以PLC实现气动搬运机械手的自动控制，以计算机对机械手系统实现实时检测控制、生产管理和调度。

1 气动机械手远程控制技术

由于炸药搬运与筛选过程中，TNT炸药属于易燃、易爆危险品，因此，执行元件采用气动元件有利于提高系统的稳定性、准确性。为了实现对气动搬运机械手工作过程的监控及远程操作，控制系统分为两级：管理级计算机和控制级计算机。该气动炸药机械手及其远程控制原理如图1所示。管理级计算机主要包括系统由上位机PC、PLC、驱动电路、执行元件以及传感器、外部控制信号等几部分组成。

图1 气动机械手及其控制原理

从图1可知，管理级计算机主要包括上位机PC及用户程序两个部分，计算机通过RS232通信接口与PLC相连，实现计算机与PLC的数据传输，而用户界面由编程语言VB编写，主要实现控制系统的人机交互及对搬运系统的远程控制。而控制级计算机PLC通过I/O接口与电磁阀、外部控制按钮等连接，完成对气动执行元件的控制输出以及相应传感器信号的反馈输入等。

2 通信方式

可编程控制器一般是通过编程电缆 RS232、RS232/RS485或RS232/RS242通信，一般来讲，可编程控制器的编程口在上传与下载文件后都处于闲置状态，此处可用来为监控软件输入输出监控点的运行状态，以便实现实时监控。上位机与下位机的通信采用VB软件下的MSComm组件，通过设置统一的波特率、数据位、奇偶校验、停止位等，实现实时通信。本系统采用三菱FX2n－40MR系列可编程控制器，通过RS232/422编程电缆与上位机进行连接通信。FX系列PLC采用异步格式，由1位起始位、7位数据位、1位奇偶校验位以及1位停止位组成，波特率为9600bps，字符为ASCII码，该系列PLC有4个通信命令，即读命令（0）、写命令（1）、强制通命令（7）、强制断命令（8）。同时FX系列PLC采用面向字符的传输规程，用到5个通信控制字符：

ENQ——计算机发出请求（05H）；

ACK——PLC对ENQ的确认回答（06H）；

NAK——PLC对ENQ的否认回答（15H）；

STX——信息帧开始标记（02H）；

ETX——信息帧结束标记（03H）。

PC机向PLC发送的报文格式如下：

PLC向PC机发送的报文格式如下：

因VB具有强大的图形显示功能，可以开发出界面良好的Windows标准风格的用户图形界面。同时，VB还串行端口控件MSComm，只需设置、监视其属性和事件，即可完成对串行口的初始化和数据的传输工作。以下为PLC与上位机之间数据传输信息：

3 气动炸药搬运机械手监控软件的实现

图2 机械手控制界面

气动炸药搬运机械手计算机用户界面主要包括手动操作界面与自动控制界面两部分，该利手动控制界面与自动控制界面如图2所示。

上位计算机主要完成运动命令的生成，在获取机械手传感器信息的基础上，完成机械手动作在计算机屏幕上的实时显示。在机械手出现故障时，允许通过手动控制界面的按钮来遥控机械手。下位机PLC完成对电磁阀的控制从而驱动气动执行元件。

手动控制界面主要由状态显示区、按钮控制区、位置显示区、时间显示区以及各种交互控制按钮组成。如图2（a）所示。自动循环控制界面主要由状态显示区、按钮控制区、位置显示区、时间显示区、报警区以及日志报告区等。如图2（b）所示。

4 结束语

该机械手采用PC、PLC两级计算机控制系统，能够实现对炸药搬运过程的自动控制及各种状态远程监测，能够满足炸药气动搬运机械手运行可靠性和效率、安全等方面的要求。通过VB环境下的PC与PLC通信应用程序的设计，实现了气动炸药搬运机械手远程监控。该系统运行结果表明，用VB通信控件编写的实时通讯程序可靠、稳定，很好地满足了简单的实时监控系统的应用要求。

［1］于洋，陈乃建，徐霞.基于 PLC的气动炸药搬运机械手研制[J].液压与气动, 2007,1:021.

［2］郁汉琪，郭健，等.可编程序控制器原理及应用[M].中国电力出版社，2004,7.

［3］刘圣才，李春葆.Visual Basic 6程序设计导学[M].清华大学出版社，2002,1.