2 搭建仿真平台

在完成虚拟模拟前，必须对其工作条件进行描绘。该工艺要求有一个基础的工作环境；一种机械的躯干。在这些项目中，我们利用SolidWorks的工作场所，材料和设备以同样的比率在本地的试验室里进行绘图，机器人角色可以在RobotStudio中绘制或导出。
2.1底座的建立
（1）ABBRobotStudio作为两个基座，以更好地仿真实际的工作环境。单机“建模”选项卡，选择“固体”中的“矩形体”。如图2.1所示。

图2.1 建立底座
（2）创建两个大小不一的矩形结构，其第一个矩形体长宽高为300、800、150。第二个矩形物体的长度和宽度是800、1000、200。
2.2工作台和物料模型的导入
（1）在SolidWorks中绘制出一个机器人平台和材料组件的几何模型，如图2.2所示。

图2.2 工作台与物料模型
2.5夹具的导入
我们所采用的卡盘固定装置与机械手进行连接时，要求在机械手上装有可移除的快速更换工位头部。

图2.15 快换夹具工头模型及实物图

3 仿真系统设计

3.1仿真和离线编程的流程图

图3.1 RobotStudio虚拟仿真和离线编程的基本流程图

4 PLC控制系统硬件设计

4.1确定I/O设备及I/O信号
首先先确定I/O信号，然后选择PLC。首先要依据码垛机器人工作原理、流程和所要完成的功能，判断输入与输出的外围设备。输入信号主要包括：工作方式选择需要手动、回原点、单步、单周期、连续共5个开关按钮组成；限位开关共需要Z轴上限位、Z轴的上下限位、X轴的左右限位、Y轴的后移限位、中间位置限位、手抓旋转定位检测开关8个限位按钮；码垛机器人运动需要Z轴的上升和下降、X轴的左摆和右摆、Y轴的前移和后移、手抓抓紧和放松8个按钮来控制。另外还有停止按钮、起动按钮、紧急停车按钮，共计24个输出信号。输出信号包括：X轴左右旋转电磁阀、Z轴上升下降电磁阀、Y轴前移后移电磁阀、手抓抓紧电磁阀、手抓旋转电磁阀共8个电磁阀来控制运动过程；指示灯有9个分别为：电源指示灯、X轴左右旋转指示灯、Z轴上升下降指示灯、Y轴前移后移指示灯、手抓旋转手抓抓紧指示灯。共计17个输出信号。
4.2PLC选型
PLC是整个控制系统的核心部分，PLC机型，不光要满足控制功能的需求，也要保证可靠的性能、安全性能以及性能性价比。
（1）S7-1200系列
S7-31XC紧凑型PLC功能强大指令丰富，支持多种通信协议。如图4.1所示是S7-1200型号的PLC。

图4.1 S7-1200型号的PLC

4.5控制面板设计
在本课题所研究的码垛机器人的PLC控制系统的设计中，一共设计了5个工作模式开关，2个起停开关按钮，1个紧急停车按钮，1个负载电源按钮，6个手动行程开关按钮，8个位置检测限位开关按钮，2个手抓夹放按钮，共计24个输入信号按钮。此外，还设置了9个工作指示灯，其操作面板如图4.3所示。

图4.3 操作面板

5 系统编程与仿真

本章介绍了示教器的编程和程序的分析。只要程序正确，就可以进行虚拟模拟，并在这章中给出模拟的结论。
5.1码垛搬运工作站需要用到基础的语言
（1）线性运动指令———MoveL
（2）偏移指令—————Offs
（3）重复执行判断指令—FOR
（4）停顿等待—————WaitTime
（5）赋值指令—————：=
（6）程序调用指令———PROC
（7）数字信号置位指令—Set
（8）数字信号复位指令—Reset
（9）变量判断逻辑指令—TEST
5.2RAPID程序编辑
（1）打开虚拟示教器，调成手动模式并且上电，如图5.1所示。

图5.1 更改操作模式
（6）在修改点位D与X之前可以先导入参照物模块，以X、D点位为例子，如图5.6所示。

图5.6 以模块为参照物
（7）然后打开程序编辑器，按照4.3程序注释中的程序编程。
5.3程序注释
PROCmain()//主程序调用
MoveLHOME，v1000，fine，tool0;
//线性运动到HOME点，v代表运动速度数据，1000代表1000mm/s。fine位置为z代表转弯区数据，转弯区数值越大机器人的动作越流畅，圆滑，而fine则是代表TCP目标点就位后会减速至停止，停顿一下之后再进行下一个指令。tool0代表工具坐标数据。

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