一、概述
本系统是基于国家试点专业——机电一体化实验室模拟FMS系统(主要为加工轴类零件的柔性生产线)，讨论柔性生产线中物料机械手控制问题。系统构成框图，见图1。
系统主要由一台CK6140数控车床、一台XH714加工中心、一台检测中心(暂无)、一个原料库和一个成品库构成，柔性线的各个设备及库之间由一台搬运机械手作为物料流的运送设备，其中加工中心和数控车床用的是SINU—MERIK810数控系统，搬运机械手用的是WACO技研的PC—XII+通用机器人控制系统。由于SINUMERIK810数控系统和PC—XII+通用机器人控制系统都不具备上网功能，因此，在每个控制系统上方加一工作站(工控486)，使它们具备上网要求。4台工作站通过BITBUS网络与上位调度计算机(工控586）相连，就教学系统而言，这一方案具有较多的优越性。本文就该模拟FMS系统中搬运机械手的控制给出一个较经济的控制方案。
二、机械手硬件设计
根据模拟FMS系统的构成和特点，统中原料库与成品库的管理均由机械手工来完成，另外，由于机械手设计为一个手爪（基于成本考虑)，为了提高效率，在数控车床工中心都设计了一个两工位物料交换平台的管理也由机械手工作站来完成。站硬件构成框图见图2。与物料流相关的量还有数控车床卡盘和加工中心卡盘的松紧状态信息，该信息由各自的工作站通过BITBUS网络上传给上位调度计算机，再由上位调度计算机通过BITBUS网络下传给机械手工作站，以实现对物料流的相关调度。
图2 机械手工作站硬件框图
为了验证机械手从毛坯库取得的棒料是否符合作业单要求，在毛坯库加了棒料的长度和直径检测，两检测信号由位移传感器获得，机械手工作站在取棒料时采集处理。
机械手工作站与PC—XII+通用机器人控制系统之间的程序、数据、及状态参数等通过两者的RS232C通讯实现，机械手工作站的另一个RS232C接口与 PC—X II+的 T—BOX(示教盒)接口相连，用于PC—X II+监控方式运行。 nextpage
PC—X II+是通用机器人控制系统，它控制机械手4个轴，并把各轴运行时的状态参数和数据送机械手工作站，它的运行方式由机械手工作站控制。为了系统的安全，机械手爪前方安装了一光电开关，以检测手爪前方有无障碍物。机械手控制系统硬件框图见图3。
三、软件设计
Pc—XII+通用机器人控制系统对软件要求用其专用语言——WAPLl语言编程，该语言是类BASIC语言，控制功能较强，使用灵活方便。根据本系统的构成，考虑各控制子程序要与加工零件实现无关性，对控制程序作了必要的划分，并采用“命令十参数”的方式接受机械手工作站的控制。PC—XII+软件各功能模块见图4。
(1)初始化模块 PC—XII+上电初始化。
(2)显示模块正常运行时显示程序号，报警显示报警代号。
(3)通讯模块包括发送子程序和接收子程序。发送子程序完成PC—XII+向机械手工作站发送各轴的运行状态参数和报警时的报警代号；接收子程序接收由机械手工作站发送的命令及各命令的相关参数。
(4)报警处理模块当 PC—XII+或伺服发生故障时作相关的处理。
(5)控制模块包括各控制功能子程序(略)。
机械手工作站主要起网上(上位调度机)与网下(PC—XII+)的信息中转工作，另外完成相应库的管理。全部软件由BORLANDC++编写。机械手工作站软件功能框图见图5。
(1)初始化模块机械手工作站上电初始化。
(2)BITBUS通讯模块包括发送子程序和接收子程序。发送子程序向上位调度计算机发送机械手各轴的运行状态参数和报警时的报警代码：接收子程序接收上位调度计算机发送的调度命令和加工中心卡盘及数控车床卡盘的松紧状态信息。
(3)PC—XII+通讯模块(略)。
(4)报警处理模块(略)。
(5)库管理模块对原料库、成品库、交换平台进行管理。对原料库有无棒料及有棒料时的长度及直径；成品库的摆放位置、空、满；交换平台的出入口有无料等数据进行采集处理。
(6)监控模块运行PC—XII+通用机器人控制系统的XTM监控程序可对机械手实现调试运行。
(7)系统维护模块完成相关数据的录入、备份和删除。
(8)示教运行利用T—BOX示教盒对机械手进行示教编程和示教运行。
(9)DOS功能调用(略)。
本文的主要特点在于为PC—XII+通用机器人控制系统提出了相应的上网与软硬件控制策略和实现方案，实践证明本文提出的设计方案是非常经济和有效的。即使作为生产型系统，在本设计基础上略加改动便可应用。
