基于PMAC的四轴桁架机械手控制系统设计与研究

摘要

随着立体仓库的普及，在仓库管理中，大多需要对货物进行码垛然后才能入库，码垛既能让货物整齐稳定的放置，还能最大地利用空间。传统的码垛一般靠人工进行;但是随着货物重量的增加，和工厂的产能不断提高，人工码垛越来越不能满足立体仓库的存储效率。而桁架机械手调试简单、承载能力大，能够满足对大质量的货物进行码垛。普通桁架机械手只能够单机运行，对于开发智能仓储领域而言，设计一款既能够满足码垛需求，又能够与其他仓储自动化设备进行配合工作的桁架机械手具有重大意义。
　　本文以桁架机械手控制系统为研究对象，首先分析了桁架机械手的国内外研究现状和在特定工业环境下所需要的功能，提出了桁架机械手的控制系统总体方案，制定了桁架机械手控制系统硬件系统和软件系统的方案。
　　在控制系统硬件方面，完成了控制系统硬件框架设计，选取工控机为上位机，PMAC为下位机的控制方式，选择伺服电机为动力装置，并在此基础上完成了桁架机械手整体电气系统的设计与制作。
　　在控制系统软件方面，设计了控制系统的整体软件框架，采用模块化编程的思想，用C＃编程语言编写了上位机软件，包括示教、调度等核心模块;运用PMAC程序语言编写了下位机程序，实现了PMAC对机械运动机构的控制;完成上位机与PMAC的通讯设计以及上位机与仓库管理系统的通讯设计。
　　为了保证桁架机械手能够稳定工作，进行了大量的功能调试和参数调试等工作，包括电机点动调试、I/O测试、示教调试和调度试运行等;在调度过程中，桁架机械手能够与仓库管理系统无缝对接，仓库管理系统下发的调度任务能够被桁架机械手准确地接收，并对任务进行快速分析和执行，最后对于任务的完成情况及时反馈，实现了货物码垛的无人化管理。
　　目前，桁架机械手控制系统的研发工作已经完成，四轴桁架机械手设备已经投入生产，在立体仓库中进行货物的码垛;在运行过程中，桁架机械手表现良好，运行稳定，操作系统运行流畅，操作方案简单易上手，能够按照系统流程连续稳定的工作，达到了预期的设计要求。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究的来源与主要内容

第二章 四轴桁架机械手控制系统总体方案设计

2．1 四轴桁架机械手的结构

2．2 四轴桁架机械手总体需求分析

2．3 四轴桁架机械手控制系统总体方案

2．4 本章小结

第三章 控制系统硬件设计

3．1 控制系统硬件组成

3．2 控制系统硬件选型

3．2．1 运动控制器选型与配置

3．2．2 工控机选型及配置

3．2．3 伺服系统选型与配置

3．2．4 手轮选型及配置

3．2．5 控制系统其他控制硬件的选型

3．3 电气系统设计

3．4 气动回路设计

3．5 本章小结

第四章 控制系统软件设计

4．1 桁架机械手控制系统软件框架

4．2 下位机软件设计

4．2．1 PMAC的运动程序设计

4．2．2 PMAC的手轮程序设计

4．2．3 PMAC回零程序设计

4．3 上位机软件设计

4．3．1 通讯模块设计

4．3．2 手动调整模块设计

4．3．3 路径示教模块设计

4．3．4 自动编程模块设计

4．3．5 调度管理模块设计

4．3．6 数据库设计

4．4 本章小结

第五章 桁架机械手的调试与应用

5．1 控制系统界面

5．2 I/O测试

5．3 程序运行坐标系的建立

5．4 手动运行调试

5．5 路径示教及自动编程

5．6 调度试运行

5．7 日志与报警

5．8 设备运行现状

5．9 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况