劉愛云

摘要：利用兩臺(tái)西門子S7-200 SMART PLC作為控制器，進(jìn)行具備自動(dòng)化生產(chǎn)線功能裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。論文給出了自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的I/O分配，梯形圖程序，采用昆侖通泰MCGS嵌入版7.7作為上位機(jī)組態(tài)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過測(cè)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

Abstract： Two Siemens S7-200 SMART PLC are used as controllers to design a control system with automated production line functions. The paper gives the I/O distribution and the ladder program of the automatic production line control system， and uses the Kunlun Tongtai MCGS embedded version 7.7 as the upper computer configuration to realize the real-time monitoring of the running status. Through testing， the system enables stable operation of automated production line systems.

關(guān)鍵詞：S7-200 SMART PLC;自動(dòng)化生產(chǎn)線;控制系統(tǒng)

Key words： S7-200 SMART PLC;automated production line;control system

中圖分類號(hào)：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）20-0227-04

0 ?引言

自動(dòng)化生產(chǎn)線是現(xiàn)代工業(yè)的生命線，機(jī)械制造、電子信息、石油化工、輕工紡織、食品、制藥及軍工生產(chǎn)等現(xiàn)代化的發(fā)展都離不開生產(chǎn)線的主導(dǎo)和支撐[1]。下文針對(duì)一種自行研制的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線功能的裝置，進(jìn)行了自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。

1 ?設(shè)備功能介紹

圖1為裝置的實(shí)物照片，設(shè)備上的機(jī)械單元及安裝位置為：1上料單元、2加工單元、3分揀單元、4輸送單元。

1.1 上料單元的基本功能：該單元主要是實(shí)現(xiàn)上料功能。將提前放置在料倉中的工件，通過推料氣缸自動(dòng)地推出到物料臺(tái)上，等待三軸搬運(yùn)單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到加工單元的物料臺(tái)上。

1.2 加工單元的基本功能：該單元主要是實(shí)現(xiàn)模擬加工功能，把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由三軸搬運(yùn)單元的機(jī)械手裝置送來）夾緊后，通過伸縮氣缸的縮回，將工件送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓的模擬加工動(dòng)作，然后伸縮氣缸伸出，將工件再次送回，等待三軸搬運(yùn)單元的機(jī)械手裝置再次抓取。

1.3 分揀單元的基本功能：該單元完成對(duì)于將上一單元送來的已加工的工件進(jìn)行分揀的功能，讓不同材質(zhì)和顏色的工件分流到不同的料槽里[2]。

1.4 三軸搬運(yùn)單元的基本功能：該單元主要是實(shí)現(xiàn)傳送工件的功能。通過驅(qū)動(dòng)能夠三軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手裝置在指定單元物料臺(tái)上的精確定位，并在定位點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)物料的抓取和放置。

2 ?控制系統(tǒng)要求

本文的自動(dòng)化生產(chǎn)線裝置的具體控制要求如下：生產(chǎn)線可聯(lián)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，也可單站手動(dòng)運(yùn)行。生產(chǎn)線上電后，系統(tǒng)自行檢測(cè)初始狀態(tài)是否滿足運(yùn)行條件，如不滿足則手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒（三軸搬運(yùn)單元位于原點(diǎn)位置），在觸摸屏上選擇自動(dòng)運(yùn)行模式，當(dāng)上料站檢測(cè)到料倉有貨，推料氣缸伸出，將料塊推出到出貨臺(tái)，推出到位傳感器觸發(fā)后，退料氣缸縮回，同時(shí)加工站物料臺(tái)伸出氣缸伸出;出貨臺(tái)下側(cè)光電傳感器檢測(cè)到有貨后，三軸搬運(yùn)裝置由原點(diǎn)位置運(yùn)行（X軸、Y軸）到料塊上方，Z軸下降，到位后進(jìn)行夾緊，夾緊到位傳感器觸發(fā)后，Z軸上升，上升到安全高度;三軸搬運(yùn)裝置運(yùn)行到加工站位置，Z軸下降，到位后夾具松開，將工件放置在該單元的物料臺(tái)上，待工件被夾緊后，物料臺(tái)伸出氣缸縮回，縮回到位后，加工氣缸伸出加工，加工完成后，物料臺(tái)伸出氣缸再次伸出，伸出到位夾具松開;三軸搬運(yùn)裝置Z軸下降，抓取已經(jīng)加工好的工件，上升到安全高度;三軸搬運(yùn)裝置X軸、Y軸運(yùn)行到分揀站位置，Z軸下降，到位后夾具松開，將工件放置在分揀站入貨臺(tái);分揀站檢測(cè)到工件時(shí)，傳送帶開始工作，根據(jù)工件的顏色、材料進(jìn)行分揀，同時(shí)三軸搬運(yùn)裝置回到原點(diǎn)，等待下一次運(yùn)行。

裝置控制單元由兩臺(tái)SMART PLC和觸摸屏構(gòu)成，觸摸屏選擇昆侖通態(tài)的TPC7062KS型號(hào)，SMART PLC中的S7-200 SMART ST40 PLC用于控制三軸搬運(yùn)裝置的運(yùn)行， S7-200 SMART SR60PLC用于控制上料站、加工站以及分揀站的運(yùn)行，三者之間采用以太網(wǎng)通訊，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

3 ?PLC系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

3.1 I/O地址分配

I/O信號(hào)及地址分配如表1和表2所示。

3.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)構(gòu)成的兩臺(tái)PLC之間需要進(jìn)行通訊，我們以S7-200 SMART ST40 PLC作為主站PLC，S7-200 SMART SR60 PLC作為從站PLC，整個(gè)系統(tǒng)的控制可分為自動(dòng)和手動(dòng)運(yùn)行兩個(gè)過程。圖3為兩臺(tái)PLC上的子程序截圖。在主站S7-200 SMART ST40 PLC上的程序由主程序和14個(gè)子程序組成，包含自動(dòng)運(yùn)行子程序（SBR12）、三個(gè)軸的運(yùn)行控制程序（SBR0、SBR10、SBR11）、通信子程序（SBR13）、三個(gè)軸的軸控制子程序（SBR1-9），從站的S7-200 SMART SR60 PLC上的程序由主程序和4個(gè)子程序組成，包含三個(gè)站的單獨(dú)手動(dòng)運(yùn)行子程序（SBR0-SBR2）和 自動(dòng)運(yùn)行子程序（SBR3）。所有的子程序中，除了通信子程序（SBR13）可以利用STEP 7-MicroWIN SMART編程軟件的工具欄的GET/PUT向?qū)ЫM態(tài)生成，三個(gè)軸的軸控制子程序（SBR1-9）可以利用運(yùn)動(dòng)控制向?qū)ЫM態(tài)生成外，其余的主程序和子程序均需要根據(jù)流程的運(yùn)行情況自主編寫。

自動(dòng)運(yùn)行情況下的PLC程序如圖4和圖5所示。其中圖4-a為主站S7-200 SMART ST40 PLC上的主程序，圖4-b為通過PLC運(yùn)動(dòng)控制向?qū)гO(shè)置完成的PLC運(yùn)動(dòng)控制X軸子程序，Y軸與Z軸同X軸類似。圖5為從站S7-200 SMART SR60 PLC上的主程序。

3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選擇用昆侖通泰MCGS嵌入版7.7組態(tài)軟件設(shè)計(jì)HMI，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控功能。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人機(jī)界面主要包含以下畫面：開機(jī)歡迎的界面、系統(tǒng)操作的界面、狀態(tài)顯示的界面，各界面畫面如圖6所示。

4 ?總結(jié)

經(jīng)過測(cè)試，自制裝置中所有的I/O信號(hào)均能良好的傳遞，正常的通信，并且具有上位機(jī)的監(jiān)控功能，可以順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制功能。

參考文獻(xiàn)：

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