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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊永川
研究生(外文):Yung-Chuan Yang
論文名稱:機電整合設備運動模擬及監控系統設計
論文名稱(外文):Kinematic Simulation of Mechantronics Equipments and their Supervisory Control System Design
指導教授:黃錦煌黃錦煌引用關係
指導教授(外文):Jin-Huang Huang
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械工程學所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:154
中文關鍵詞:可程式控制器圖形監控遠端監控運動模擬
外文關鍵詞:graphic with monitoring controlremote supervisory controlPLCkinematic simulation
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本文所研究的機構運動模擬與監控系統設計,是以十二部機電整合設備為對象。對每一套設備,設計其機構運動模擬,並將所設計的運動模擬,直接套用於該設備的可程式控制器之圖形監控,以取代此設備所提供的人機介面。為免除電腦與PLC間的佈線工作,在電腦與PLC的連線,本文使用無線通訊模組,及設計一無線數據連結操作介面,以連結無線通訊模組,最後將所設計之各設備的PLC圖形監控作系統整合。
文中所設計的遠端監控系統結合了網際網路和行動通訊網路,此系統將監控電腦,架設成Web Server與WAP Server網站。以CCD數位攝影機擷取數位影像,設計監控伺服網頁,讓遠端使用者能藉由電腦瀏覽器、個人數位助理器、或具WAP功能的手機,進行遠端監控機電整合設備,增加操作上的便利性。
最後,在CNC工具機車床與銑床之工件程式製作和切削刀具路徑,本文也完成其模擬系統。對於經常加工的零件外形,提供對話式自動工件程式製作功能,方便CNC模擬機台的教學、訓練與實習。


In this work, we focused on the kinematic simulation and supervisory control system design of twelve mechantronics equipments. The kinematic simulation was planned for each equipment and then set on the graphics monitor and control of programmable logic controller (PLC). An operation interface was designed for wireless data connection between personal computer and PLC. Consequently, the graphics monitor and control of PLC could replace the man-machine interface. Integration system of graphic monitor and control of each equipment was ready.
The designed remote supervisory control system was built on both internet and mobile communication network. It was installed in a supervisory control computer as a website of web server and WAP server. Digital image can be captured by CCD digital camera in time. The server page of monitor was designed such that the remoted supervisory control mechantronics equipment can be controlled through a computer browser, personal digital assistant, or mobile telephone with a WAP ability. The convenience of operation could be improved.
The part program editor and the tool path of CNC tool machine of lathe and miller were simulated as well. They provide an interactive automation part program generation suitable for teaching, training, and practice.


目 錄
摘要i
英文摘要ii
目錄iii
圖目錄ix
表目錄xiii
第一章 緒論1
1.1 研究背景1
1.2 研究動機2
1.3 研究目的3
1.4 文獻回顧與發展概況4
1.5 本文內容6
第二章 機構運動模擬8
2.1 概述8
2.2 模擬使用元件9
2.2.1 Line與Shape9
2.2.2 Image與PictureBox10
2.2.3 圖形繪製Line與Circle方法11
2.2.4 多媒體控制元件14
2.2.5 計時器控制元件15
2.3 ActiveX動畫元件設計16
2.3.1 ActiveX概述16
2.3.2 製作ActiveX有關的物件及事件17
2.3.3 建立控制元件的模式19
2.3.4 輸送帶動畫元件製作20
2.4 模擬實作26
2.4.1 可程式熱處理爐26
2.4.2 線上自動品管檢測機構29
2.4.3 氣壓出力控制機構31
2.4.4 分度加工及進退料機構33
2.4.5 氣壓控制機械手36
2.4.6 步進馬達機械手38
2.4.7 萬能油壓控制機構40
2.4.8 數值控制機構42
2.4.9 升降機負載控制機構43
2.4.10 數值凸輪45
第三章 PC監控PLC技術47
3.1 PLC工作原理47
3.1.1 PLC處理輸入信號方式47
3.1.2 PLC處理輸出信號方式48
3.1.3 PLC中程式的處理模式50
3.1.4 PLC擷取類比信號方式51
3.2 通訊網路架構52
3.2.1 共用滙流排網路52
3.2.2 串列連結52
3.2.3 環形網路53
3.2.4 點對點網路54
3.3 PC與PLC間通訊54
3.3.1 通訊種類及比較54
3.3.2.1 RS-232通訊55
3.3.2.1 RS-485通訊58
3.3.2 硬體連線60
3.3.2.1 單機連線61
3.3.2.2 多機連線62
3.3.3 VB通訊元件64
3.3.3.1 MSComm控制項65
3.3.3.2 Winsock控制項66
3.4 資料庫引用67
3.4.1 ODBC與OLE DB67
3.4.2 ADO物件69
3.4.3 SQL語言74
3.5 監控之執行分析75
3.6 圖形監控介面設計77
3.7 監控設計成果78
3.7.1 可程式熱處理爐78
3.7.1.1 硬體配置78
3.7.1.2 PLC控制程式78
3.7.1.3 監控介面設計80
3.7.2 線上自動品管檢測機構81
3.7.2.1 硬體配置81
3.7.2.2 PLC控制程式81
3.7.2.3 監控介面設計82
3.7.3 氣壓出力控制機構82
3.7.3.1 硬體配置82
3.7.3.2 PLC控制程式83
3.7.3.3 監控介面設計83
3.7.4 分度加工及進退料機構84
3.7.4.1 硬體配置84
3.7.4.2 PLC控制程式85
3.7.4.3 監控介面設計86
3.7.5 氣壓出力控制機構87
3.7.5.1 硬體配置87
3.7.5.2 PLC控制程式87
3.7.5.3 監控介面設計88
3.7.6 步進馬達機械手89
3.7.6.1 硬體配置89
3.7.6.2 PLC控制程式89
3.7.6.3 監控介面設計90
第四章 遠端監控系統之整合91
4.1 遠端監控系統架構91
4.2 無線通訊模組的應用93
4.3 監控伺服器的建置95
4.3.1 IIS(Internet Information Services)95
4.3.2 設計監控伺服網頁96
4.4 遠程即時影像監視97
4.4.1 數位取像原理98
4.4.2 數位影像擷取系統建立99
4.4.3 遠程影像撥放100
4.5 WAP手機監控102
4.5.1 WAP的運作模式102
4.5.2 WAP協定的架構103
4.5.3 行動通訊方式105
4.5.4 建構WAP運作環境106
4.5.5 WAP手機模擬器107
4.6 伺服器網路安全108
4.7 系統整合成果110
4.7.1 無線模組遠端監控110
4.7.1.1 無線模組操作介面設計111
4.7.1.2 系統登入及主功能表設計111
4.7.2 網際網路遠端電腦監控113
4.7.2.1 登入網頁設計113
4.7.2.2 監控機台選取設計114
4.7.2.3 監視頁面設計115
4.7.2.4 控制頁面設計116
4.7.2.5 影像擷取頁面設計117
4.7.3 WAP手機監控117
4.7.3.1 登入頁面設計117
4.7.3.2 監控機台選取設計118
4.7.3.3 監視頁面設計119
4.7.3.4 控制頁面設計119
4.7.4 伺服端常駐服務程式120
4.7.4.1 資料表設計121
4.7.4.2 程式運作架構122
4.7.4.3 程式設計123
第五章 CNC加工機之模擬整合125
5.1 硬體配置125
5.1.1 CNC車床125
5.1.2 CNC銑床125
5.2 定位模組參數設定126
5.3 加工程式製作129
5.3.1 程式製作流程129
5.3.2 程式的組成130
5.3.3 定位模組程式設計132
5.3.4 M碼功能設計132
5.4 系統規劃與整合實作135
5.4.1 系統功能需求135
5.4.2 系統設計136
5.4.3 系統作業流程136
5.4.4 設計成果畫面137
第六章 總結140
6.1 本文結論140
6.2 未來展望141
參考文獻142
附錄 A144
附錄 B151
致謝152
作者簡介153


[1]Yue, P. K.,”Fuzzy PLC control of a steam heated dryer:case study and implementation details”,IEEE International Conference on Computational Intelligence,Jan 1998,pp 598-601.[2]李兆惠,”可程式控制器應用於水力電廠遙控之實例”,電機月刊,1999年8月。[3]Duan Feng, Guo Ping, Duan Wei, Duan Zhenghua, and Wang Yaonan,”A supervisory control system including digital simulation realized by PLC”,Intelligent Control and Automation,May 2000,pp 3721-3723.[4]Ramirez-Serrano, A.; Zhu, S.C.; Chan, S.K.H.; Chan, S.S.W.; Benhabib, B.,”A hybrid PC/PLC architecture for manufacturing system control implementation”,IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics,March 2000,pp.1697-1702.[5]Chang, E.C.-P.,”Internet based remote camera control system”,Intelligent Vehicles Symposium,Procceedings of the 1996 IEEE,pp.126-129。[6]Lloyd, J.E.;Beis J. S.;Pai, D. K.;Lowe D. G.,”Model-based Telerobotics with Vision”,International Conference on Robotics and Automation,Proceedings of the 1997 IEEE,pp.1297-1304。[7]Bemporad A.,”Predictive Control of Teleoperated Constrained Systems with Unbounded Communication Delays”,IEEE Conference on Decision & Control,1998,pp.2133-2138。[8]Brady, k.;Tarn, Tzyh-Jong,”Internet-based remote teleoperation”,IEEE International Conference on Robotics and Automation,1998,pp.65-70。[9]Ning Xi;Tarn, T.J.,”Action synchronization and control of Internet based telerobotic systems”, IEEE International Conference on Robotics and Automation,199,pp.219-224。[10]Schulz, D.;Burgard, W.;Fox, D.;Thrun, S.;Cremers, A.B.,”Web interfaces for mobile robots in public places”,IEEE Robotics & Automation Magazine,March 2000,pp.48-56。[11]Oboe, R.,”Web-interfaced,force-reflecting teleoperation systems”,IEEE Transactions on Industrial Electronics,Dec 2001,pp.1257-1265。[12]宋明隆、陳文欽、陳振臺,”網際網路監視與控制在氣壓自動化系統上的應用”,機械月刊,2001年6月。[13]龍仁光、吳宣諭、葉志鈞,”PDA結合無線區域網路在工業控制的應用研究”,機電整合,2001年4月。[14]許金永,”船舶網路監控系統之研究”,國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文,90年6月。[15]李怡蒼,”織布廠網際網路之資料擷取”,逢甲大學紡織工程研究所碩士論文,90年6月。[16]曾郁中、魏忠必,”電腦對可程式控制器監控架構之探討”,機電整合,2001年6月.[17]雙象貿易股份有限公司編譯,”三菱可程式控制器FX2N中文使用手冊”,文笙書局,1999。[18]雙象貿易股份有限公司編譯,”三菱可程式控制器類比變換模組”,文笙書局,1999。[19]范逸之、陳立元、賴俊朋,”Visual Basic與RS232串列通訊控制”,文魁資訊,1999。[20]范逸之,”Visual Basic與分散式監控系統使用RS232/485串列通訊”, 文魁資訊,2001。[21]廖文輝、周至宏,”圖形監控”,全華,1998。[22]林建仁、林文廣,”Visaul Basic 6新世代高手”,基峰資訊,1999。[23]王國榮,”VB5與ActiveX程式設計”,旗標,1997。[24]盧慧玲,” Visaul Basic 6.0的資料庫世界”,資策會,2000。[25]王國榮,” Visaul Basic 6.0資料庫程式設計”,旗標,2000。[26]王國榮,”ASP網頁製作教本”,旗標,2000。[27]林信成、王道榮,”HTML與ASP寫作實務”,第三波,2000。[28]李勁,”精通IIS 5系統規劃與管理”,文魁資訊,2000。[29]賴柏諭,”WAP網站開發指南”, 文魁資訊,2000。[30]鄭吉峰,”WAP與WML行動通訊科技應用”,學貫,2000。[31]MITSUBISHI,”FX-485PC-IF RS485 Interface Unit User’s Manual”,1995。[32]MITSUBISHI,”Hardware/Programming Manual FX2N-10GM,FX2N-20GM”,2000。[33]InnoMedia,”InfoWave User’s Guide”

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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