通用上下料机器人控制系统设计
可编程序控制器采用F系列的F1——60MR。 I/O地址分配如表所示 I/O地址分配一览表 输入： X0 X1 X2 X3 X4 X20 X21 X22 X23 横轴正限位 竖轴正限位 横轴反限位 竖轴反限位 旋转脉冲 手正转限位 手反转限位 底座正限位 底座反限位 表4-1 I/O地址分配表 (1)确定输入输出接点的总数 输入接点：启动按钮SB、行程开关SQ1——SQ4、光电开关SQ5，一共6个。 输出接点：YV1——YV2总共5个。 (2)估算PC内存总数 选取PC类型，PC内存总数取决于程序指令总条数。PC内存总数又是选取PC类型的重要依据，为此依据下面的经验公式对指令总条数进行估算。 指令总条数=（10——20）*（输入点数+输出点数） 本例中指令总条数为（10——20）*（6+5）=110——220条。 (3)输入输出点分配 如下图是机械手输入和输出信号与PC输入输出端子的分配图，其中根据需要增加了机械手回到原位时的指示灯，为了防止误按启动按钮引起机械手的误动作，增加了复位按钮，启动时需要先按复位按钮在按启动按钮，否则机械手不会动作。 输出： Y0 Y1 Y2 Y3 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 横轴脉冲 竖轴脉冲 横轴方向 竖轴方向 手正转 手反转 底座正转 底座反转 电磁阀动作 18
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图4-1 机械手PC输入/输出端子的分配
(4)控制电路设计主要是PLC输入、输出接线的设计，其I/O分配如图
图4-2 PLC I/O分配图
(4)方案选择
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考虑到机械手在工作时间时可能发生误动作行程开关而引起的不安全动作，各个输入开关信号只能在规定的状态发生作用，例如，SQ1的闭合信号只能当机械手位于原位而且按下SB2后或从原位右移到右位后才能起作用，其他状态时SQ1不起作用。为了达到这一目的，选择使用移位寄存器来完成顺序控制
[6]
。
4.2 软件系统设计
4.2.1 梯形图编语 (LD-Ladder Diagram)
梯形图来源于继电器逻辑控制系统的描述，是使用最广泛的PLC编程一个简单的语言，由于继电器控制的电气接线图和梯形图是相似的，容易理解的，所以这许多应用编程编程人员和维修人员。其图形结构非常相像，爬上梯子，所以命名为梯形图。两个垂直电轨线左侧和右侧的梯形图程序中，在左侧的电源轨线，它是由左到右的功率流通过阶梯沿水平级所有接触点，功能，功能块，线圈等为了提供能量，电源轨线的右侧上的功率流的末尾。梯形图上的每一个触点代表了一个布尔变量的状态，每一个线圈代表了一个实际设备的状态，一个简单的梯形图程序如图4-2所示:
图4-3 梯形图程序示例
梯形图的每个梯级表示一个因果关系,事件发生的条件表示在梯形的左面,事件发生的结果表示在梯级的右面。 梯形图编程语言具有如下特点:
(1) 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性; (2) 与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习;
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(3) 对于复杂控制系统描述,仍不够清晰; (4) 可读性仍不够好。
几乎所有PLC厂商提供的PLC都支持梯形图编程语言,而且都比较容易理解，只是在梯形图结构上可能稍有变化。比如西门子的S7系列梯形图就没有右边的电力轨线。 4.2.2 控制流程图
机械手工作流程图如下图所示。把可编程序控制器主机上的RUN-PROG的开关拨在RUN上，如果机械手不在初始位置上，步进电动机开始运转（横轴向手爪那边移动，竖轴向上移动）。归位后首先横轴步进电动机工作，横轴前伸；前伸到位后，手抓电动机得电带动手爪旋转；当传感器检测到限位磁头时，电动机停止，PLC控制电磁阀动作，手张开；延时一段时间，竖轴步进电动机工作，竖轴下降；下降到位后，电磁阀复位，手爪加紧；延时过后，竖轴上升，同时横轴缩回、底盘都到位后，横轴前伸；到位后手爪旋转，然后竖轴下降，电磁阀动作，手张开；延时后竖轴上升复位；然后开始下一周期动作[12]。
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图4-4 机械手搬运流程图
4.2.3 梯形图设计
机械手的控制属顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，很容易进行程序设计。
（1） 根据机械手的工作方式情况，选择“梯形图的总体设计
单步操作”方式时，应执行“单步操作”程序；在选择“返回原位”方式时，应执行“返回原位”程序; “自动”方式时，应执行“自动”程序，故梯形图的总体构成如下图所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。
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