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四自由度直角坐标码垛机器人控制系统研究中控制系统的软件设计

时间：2017-08-01 来源：机器人在线阅读：7765 原创

本文所采用的是基于FX2N-64MT型号PLC控制系统，纸箱码垛机器人控制系统的软件设计主要包括PLC梯形图程序的编写与调试。在对码垛机器人控制系统进行PLC编程时，要对控制系统及控制对象有一个比较深入的了解，其次要充分利用Gx-works2编写程序、仿真。

5. 1 I/O分析

5.1.1确定I/O设备及I/O信号

由码垛机器人控制系统的工作原理、工作流程以及要实现的功能，分析输入输出信号以及设备。

输入信号:设置了5个开关按钮用来手动切换系统的工作方式，即让系统的工作方式在手动、单步、单周期、连续、回原点5种方式之间切换。7个限位开关分别为X轴前、后限位，Y轴左、右限位，Z轴上、下限位，中间原点位置限位。9个按钮分别为控制码垛机器人Z轴上升、下降，Y轴左、右移动，X轴前后移动，手爪夹紧、放松，回原位，除此以外还有启动按钮、停止按钮、紧急停止按钮各1个，输入信号总数为24个。

输出信号:7个控制电磁阀分别为X轴前、后移动电磁阀,Y轴左、右移动电磁阀，Z轴上升、下降电磁阀，手爪夹紧电磁阀。

5. 1. 2I/O分配

在进行PLC软件梯形图设计之前，首先要确定输入点和输出点的地址，否则将不能绘制出PLC外部接线图，也无法进行软件程序的编写。I/O分配主要包括三部分，即名称、元件的符号、输入(输出)点编号。

表5-1给出了PLC控制系统的I/O分配情况。

5.2控制面板设计

在本文所设计的码垛机器人PLC控制系统中，设计了5个工作模式切换开关，1个启动按钮，1个停止按钮，1个紧急停止按钮，6个控制码垛机器人沿着坐标轴运动的行程开关，7个限位检测开关，2个手爪夹紧、放松按钮，一个回原位按钮，总共24个输入信号。其操作面板如图5.1所示

5.3控制系统程序设计

5.3.1程序总体结构

由于软件的功能比较复杂，一般都是进行模块化设计。将码垛机器人控制系统的程序分为4个模块，从上到下分别为公用程序模块、自动程序模块、手动程序模块、回原位程序模块，如图5.2所示。公用程序模块为各部分程序共同使用，主要进行程序的初始化。自动程序模块包括单步、单周期、连续运行，由于这三种工作方式比较类似，所以梯形图程序也比较相似，只要给定不同的条件便能实现不同的工作方式。CJ是条件跳转应用指令，指针标号P1, P2是其操作数。该指令适用于在某种条件下跳过部分不用执行的程序，使用跳转指令使得不同模块的程序不会同时执行。

从码垛机器人操作面板图和PLC外部接线图可以看出，PLC控制系统在工作时，手动、回原位、单步、单周期、连续工作5种工作方式只可能有一种执行，此时其它四种工作方式全部断开。

公用程序无条件调用，无论5种工作方式中的哪一种都可以调用。当选择手动方式的时候也就是X0闭合X1断开，则公共程序执行完之后，将会自动跳转到P0处，由于X0的常闭触点断开，此时就开始执行手动程序，执行完毕之后，程序将会跳到P2处结束。如果X0的常开触点断开，X1的常开触点闭合，手动和自动程序全都被跳过，直接执行回原位程序。当XO和X1的常开触点都闭合时，自动程序执行完将会跳过手动程序和回原位程序。