4.1.5 S7-200控制系统设计
PLC的I/O口分配可参照 图3-1立体存储单元PLC I/O接线原理图。
堆垛机的手动控制工作流程在人机界面上选择物料堆垛的位置PLC中相应的虚拟中间继电器被触发，高速脉冲输出指令被接通后向X轴或Y轴的步进电机驱动器输入一定量的脉冲数步进电机驱动器驱动步进电机正反转，控制机械臂走到指定的单位上在人机界面上选择伸出或缩回机械手PLC中相应的虚拟中间继电器被触发，Q0.4输出指令被置1或置0，气动控制的回路也跟着改变，机械手伸出或缩回机械手伸出拿取或放置货物，或者缩回
堆垛机的自动控制工作流程在人机界面上选择自动控制的模式，并点击启动开关PLC中相应的虚拟中间继电器被触发，程序不断调用高速脉冲输出指令、定时器指令和Q0.4置1或置0指令步进电机驱动器驱动步进电机正反转，控制机械臂在X轴和Y轴上来回移动，气动控制回路中的电磁阀控制机械手的伸缩机械手不断从货源口向存储仓搬运货物，机械手伸出拿取或放置货物用时2秒，缩回机械手用时1秒完成货物搬运任务后，机械手缩回，机械臂复位到起始位置上
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4.2系统软件设计
4.2.1程序通信参数选择（设置）
如图4-10，通信参数的设置必须符合PLC型号要求，并且与触摸屏的通信设置相同，以便与触摸屏通信实现人机对话。
图4-10 通信参数设置
4.2.2 软件系统总流程图及设计思路说明
（1）PLC部分说明：先从机械手的部分功能开始实现，第一步通过程序将Q0.4
置0或置1尝试实现机械手的伸缩。在设计有了开端之后我就开始在pls指令中设定步进电机工作的初始速度，并通过对Q0.2或Q0.3置0或置1实现机械手手动控制步进升降和左右移动。接着调整高速脉冲输出的脉冲数值，控制Y轴步进电机走一步8400个脉冲，X轴步进电机走一步8600个脉冲，因为我们选择的步进电机细分档次为800个脉冲转一圈，步进电机转动一圈的距离为4mm，而存储仓的宽度为42mm，高度为43mm，这样电机走一步刚好使机械臂移动一格。为了防止工作过程发生事故，使用底部限位开关前面的金属探测器I0.0和I0.1做为第一限位点，当机械臂移至该点时就停止前进，避免了电机驱动器的电源被底部限位开关切断。限位的方式是在手动控制中，当出现误操作触及其中一个金属探头时，控制步进电机转向的Q0.2或Q0.3将被置1，使机械臂向左或向上移回来时的位置。部分功能实现之后将机械手升降、左右移和伸缩的程序整合到一起，实现堆垛机的机械手三维空间的运动。之后我又给程序设置加速和减速按键，同时设置了一个速度复位键，在初始速度的基础上增加两个快速档和两个慢速档，并设置了每个速度等级的指示灯输出地址。从而实现堆垛机的三维运动的速度的可调性，并能指示工作速度等级。
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考虑到机械臂在停工的时候需要有指定的起始位置，我又编写了“机械臂复位到底线子程序”，在主程序中通过“机械臂复位按键”来调用该子程序，实现机械臂复位到左下角的起始位置。立体存储站的存储仓是按平面二维布局的25个方格，我又编写了“移动到第1格”至“移动到第25格”的子程序，在主程序中设置“往第1格移动”至“往第25格移动”的按键。实现手动控制之后，在系统中加入自动控制切换开关，在自动控制程序中用定时器设定了机械手伸出加紧或放置货物的时间为2秒，缩回机械手的时间为1秒。程序编写了两种自动控制模式，“单货源搬运模式”和“五货源搬运模式”，并在自动控制程序中加入机械臂25个位置指示灯的输出地址。最后用威纶通的触摸屏编写了相应的手动控制和自动控制的人机界面，经过不断的改善让控制面板示意清晰明了易操作。
在进行PLC控制系统软件设计之前，根据控制任务及要求，分析设计出电动机正反转控制系统的工艺流程。具体的控制工艺流程如“智能堆垛机控制系统流程图”所示。图4-11是电动机正反转控制工艺流程图的例子。
开始正转启动电机动正转到达限位点停止反转启动电机动反转到达限位点停止
图4-11 电动机正反转控制的工艺流程图
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智能堆垛机控制系统流程图开始苏标霖 41林生满 8乐传桃 26停止键是否按下N复位键是否按下N25个存储仓的指示灯是否被接通N是否从手动控制切换到自动控制N程序第一次扫描N速度复位键是否按下N加速度键是否按下NY程序停止运行Y复位到底限起始位置在进入自动控制程序后又未选择控制模式的情况下操作系统将处在暂停状态Y根据被接通的指示灯，相应存储仓的指示灯亮起Y进入自动控制程序是否选择了自动控制模式NY设定初始速度选择了哪种自动控制模式五货源搬运模式启动五货源搬运模式单货源搬运模式Y恢复到初始速度启动单货源搬运模式货物搬运任务是否已经完成NYY是否达到最高速度N速度增加一个等级Y停留在最高速度档减速度键是否按下NY是否达到最低速度N速度减少一个等级Y停留在最低速度档根据速度等级，相应速度指示灯亮起N右移键是否按下N左移键是否按下N上升移键是否按下N下降移键是否按下NY机械臂向右移动一格机械臂达到最低位置后停止下降机械臂达到最低位置后停止下降Y机械臂向左移动一格伸出机械手键是否按下NY伸出机械手Y机械臂向上移动一格缩回机械手键是否按下NY缩回机械手Y机械臂向下移动一格25个选格移动键是否被按下NY机械臂移动到相应的格子上
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（2）人机界面部分说明：人机界面如附录一，界面上的按键与PLC中设定的按键地址相同，通过示意清晰明了的控制面板对PLC程序进行控制，使得操作系统易操作。
机械臂复位机械臂上下左右移动机械手伸缩手动控制面板选格移动及位置指示速度调档停止工作主页面系统简介及操作说明速度调档选择单货源搬运模式选择五货源搬运模式自动控制面板启动任务工作过程位置指示停止工作 12