摘要
随着科技的不断发展，自动化技术的智能化越来越能体现出在工业生产当中的重要性，提高了我们的生产效率。自动化控制的设备可以代替人工进行全天候不间断工作，很大程度上解放了劳动力降低了人工成本。机器人一直以来都是科技发展前沿自动化产品，也是工业生产中比较有特点的代表产物。在本次设计中通过自动化控制的手段完成对气动搬运机器人的集成控制，通过PLC可编程控制器完成对气动搬运机器人的系统控制。对气动搬运机器人进行机构的设计以及运行原理的设计，对机器人的工艺要求和运行流程进行制定。对搬运机器人的PLC、气缸、电机、传感器、触摸屏等硬件的选型分析，完成并制订出I/O分配表。通过编程软件中的LAD梯形图完成程序的编写，并进行相应的仿真调试。结合组态软件对气动搬运机器人实时监测反馈，用户可以实时了解搬运机器人的实时运行情况，同时也方便气动搬运机器人的后期维护维修。
关键词：可编程控制器；气动；搬运机器人
气动搬运机器人的设计方案
2.1气动搬运机器人结构设计
本次设计的气动搬运机器人主要是用来搬运小型箱体，气动搬运机器人在搬运通道内进行移动搬运。搬运的货物分为入口左、右、下三个通道，搬运货物的终点也是为3个出口分为左、右、上三个通道。如下图1所示为搬运通道布局图。
图1 搬运通道布局图
PLC型号选择
在这气动搬运机器人的设计中，采用的可编程控制是西门子S7-200系类的PLC。该类型的可编程控制器具备了逻辑运算控制、HMI通信、拓展模块等，S7-200系列的PLC是属于小型且具备丰富功能的小型PLC。西门子S7-200类型的PLC已经广泛适应于现代小型自动化设备的控制，该PLC可以完成对气动搬运机器人的流程控制和工艺流程。西门子的编写手段简单，同时也是可以使用LAD梯形图编写，程序上更加的方便易懂。所以本次选择的是S7-200CPU226，根据I/O分配表的输入输出数量，需要选择S7-200/200CN6ES7214-1BD23-200CNEM223数字量输入/数字量输出模块32个输入点和32个输出点。如下图2所示为S7-200CPU226的示意图。
图2 S7-200CPU226示意图
组态触摸屏的选择
组态系统选用了MCGS进行系统监控，MCGS主要用于快速构造和生成上位机监控系统的组态系统。TPC7062K触摸屏有以下优点：（1）容量小；（2）速度快；（3）成本低，由于TPC1061Ti触摸屏用于嵌入式计算机，因此降低硬件成本；（4）稳定性高，触摸屏内部没有硬盘，同时，电压重新启动的时间短，并且可以在各种困难环境中长期稳定地工作。如下图3为TPC1061Ti触摸屏。
图3 TPC1061Ti触摸屏
气动硬件的选择
在本次搬运机器人的设计当中，主要是通过气动来控制执行元件对箱体进行搬运。气动主要是通过气压传动控制的原理俗称气动控制技术。气动控制技术主要是通过压缩吸入的空气完成介质之间能量的传递，通过气压控制可以实现机械传统的自动控制。一个完整的气动个控制系统需要有能源部件、控制元件、执行元件以及辅助元件连接这四大部分组成的。通常按照标准的气动元件符号来完成元件与元件之间的连接以及气体导通的方向，通过这种气动连接图叫做气动原理图。本次设计当中使用的气动元件有1个升降气缸、1个伸缩气缸、3个旋转气缸、1个气动抓手，根据气动原理标准绘制气动原理图，如下图4所示为搬运机器人的气动原理图。
图4 搬运机器人的气动原理图
系统软件设计
4.1搬运机器人控制流程
图4系统程序流程图
结论
通过这次的气动搬运机器人设计，在学习和制作的过程中了解了自动化电气控制的工艺要求及流程。从整体的机构设计，到方案的指定细化每个一个设计细节。通过PLC可编程控制器完成对气动搬运机器人的集成控制，实现了搬运机器人的自动循环搬运控制。通过结合组态软件MCGS完成了上位机实时检测反馈搬运机器人的运行情况，提高了搬运机器人的智能化程度。本文主要是通过搬运机器人的综合介绍，叙述了搬运机器人的发展情况以及发展趋势，对搬运机器人在当代工业生产中的巨大优势。本文通过设计简单且实用的控制理念，并通过西门子编程软件STEP7完成了气动搬运机器人的LAD梯形图程序设计。并通过离线程序仿真调试程序，使程序不存在逻辑上的错误和控制流程相符合。搬运机器人在未来的发展还有巨大的空间，不断的提升其控制的智能化、多元化。希望未来搬运机器人能为人们的工业生产带来更大的效益，提高人们的生产作业效率。
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