金寧寧，張玉廣

（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450046）

0 引言

該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由儲(chǔ)料倉模塊、傳送帶模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、分揀滑槽（兩個(gè)滑槽）、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕、急停按鈕、蜂鳴器、三色燈、各氣動(dòng)模塊、光電式傳感器、電感式傳感器（用于區(qū)分金屬件和塑料件）、接近開關(guān)（主要用來產(chǎn)生氣缸伸縮到位信號(hào)）、1200PLC、1500PLC、觸摸屏、交換機(jī)等硬件結(jié)構(gòu)組成，如圖1、圖2所示。

圖1 某實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的局部硬件結(jié)構(gòu)

圖2 某實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的整體布局

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)金屬件和塑料件的分揀。自動(dòng)工作過程如下，當(dāng)儲(chǔ)料倉有料時(shí)，儲(chǔ)料倉底部有光電式傳感器可以做出判斷，自動(dòng)把工件推出至傳送帶，經(jīng)傳送帶右側(cè)光電式傳感器檢測，傳送帶可以轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶中間有一電感式傳感器可以判斷工件是金屬件還是塑料件，當(dāng)工件流至傳送帶左側(cè)時(shí)經(jīng)過帶左側(cè)光電式傳感器檢測，傳送帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)PLC控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到待抓取位抓取工件，根據(jù)金屬件或者非金屬件步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度放置工件到不同的滑道中，完成分揀功能。然后可以再次循環(huán)執(zhí)行料倉中第二個(gè)、第三個(gè)等工件的傳送、檢測、抓取、放置分揀工作。

1500PLC、1200PLC、HMI之間的網(wǎng)絡(luò)連接如圖3所示。

圖3 1500PLC、1200PLC、HMI之間的網(wǎng)絡(luò)連接

需要說明，在本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中，1200PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)；1500PLC用于控制1200PLC，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的輸入輸出等硬件結(jié)構(gòu)（各種按鈕、傳感器、電磁閥、傳送帶、三色指示燈等等）接線也是直接和1500PLC的I/O端口相連接；基于以上前提，不難得知最后的HMI界面中，各種變量也是和1500PLC相連接的。

本文主要是圍繞1200PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)、1500PLC控制1200PLC、步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)調(diào)試HMI界面的實(shí)現(xiàn)等幾個(gè)方面研究。本文所涉及的1500PLC、1200PLC、HMI的具體設(shè)備型號(hào)及網(wǎng)絡(luò)連接參考圖3，后面也不再贅述。

1 1200PLC控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)

1.1 本平臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)

圖4 1200PLC進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的基本硬件配置

步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°，細(xì)分為32，也就是說步進(jìn)電機(jī)每接收6400個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過一周（360°）。

1200PLC通過發(fā)送脈沖輸出和方向輸出對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，其中脈沖輸出為驅(qū)動(dòng)器提供電機(jī)運(yùn)動(dòng)所需的脈沖，方向輸出則用于控制驅(qū)動(dòng)器的行進(jìn)方向。

1.2 博途軟件中實(shí)現(xiàn)軸工藝對象的設(shè)置

在博途軟件1200PLC的屬性中，啟用脈沖發(fā)生器Pulse_1，選擇信號(hào)類型為PTO。然后在工藝對象中添加一個(gè)軸對象，參考圖5、圖6設(shè)置參數(shù)。因本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制的是角度，測量單位選擇角度即可。

圖5 1200PLC中添加一個(gè)軸工藝對象

圖6 軸工藝對象基本參數(shù)中驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置

本平臺(tái)步進(jìn)電機(jī)軸的下限位開關(guān)連接1200PLC的I0.1，上限位開關(guān)連接1200PLC的I0.2，原點(diǎn)開關(guān)連接1200PLC的I0.0，三者的電平有效方式分別為高電平、高電平、低電平（三個(gè)變量的地址取決于三個(gè)傳感器開關(guān)與1200PLC的實(shí)際硬件接線，電平有效方式取決于實(shí)訓(xùn)平臺(tái)使用的傳感器類型）。

根據(jù)以上信息，依次完成軸工藝對象的各個(gè)組態(tài)，然后用博途軟件把1200PLC整體下載到設(shè)備，把軸調(diào)試轉(zhuǎn)至在線，調(diào)試點(diǎn)動(dòng)、定位、回原地三種運(yùn)動(dòng)方式。如果調(diào)試中出現(xiàn)問題，可重點(diǎn)考慮上限位、下限位、原點(diǎn)這三個(gè)的變量的對應(yīng)以及電平的有效方式。

1.3 1200PLC程序塊中的設(shè)置

博途軟件中，在1200PLC中添加圖7所示的數(shù)據(jù)塊（可根據(jù)實(shí)際需要添加或縮減變量），此處get1500、put1500數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，是為1500PLC與1200PLC通訊做準(zhǔn)備。

圖7 1200PLC中添加一個(gè)數(shù)據(jù)塊

添加一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的FC塊，添加啟動(dòng)/禁用軸、點(diǎn)動(dòng)模式移動(dòng)軸、以絕對方式移動(dòng)軸等指令。因軸工藝很多，圖8、圖9只顯示了三種軸工藝的具體信號(hào)配置。此處端口信號(hào)正是和圖7中的那些變量建立了聯(lián)系。

圖8 添加各種軸工藝

圖9 主動(dòng)回原點(diǎn)、絕對方式移動(dòng)軸端口配置

把軸運(yùn)動(dòng)FC塊直接拖入到main中即可，到此1200PLC中的全部組態(tài)完成。

2 1500PLC與1200PLC建立S7通信

在1500PLC中，首先添加如圖10所示的一個(gè)數(shù)據(jù)塊。S7通訊建立后，1500PLC中DB1與1200PLC中DB2可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信。

圖10 1500PLC中添加一個(gè)數(shù)據(jù)塊

1500PLC啟用時(shí)鐘存儲(chǔ)器并設(shè)置字節(jié)的地址為0；1200PLC的CPU屬性“防護(hù)與安全”設(shè)置中激活“允許來自遠(yuǎn)程對象的PUT/GET通信訪問”。然后在1500PLC中添加PUT、GET指令，參考圖11。

圖11 1500PLC主程序main中添加GET、PUT指令

3 1500PLC軸手動(dòng)調(diào)試的設(shè)計(jì)

3.1 添加一個(gè)軸數(shù)據(jù)塊、軸手動(dòng)調(diào)試FB塊

使用博途軟件在1500PLC的程序塊中添加一個(gè)名稱為軸數(shù)據(jù)的DB塊（如圖12），這個(gè)數(shù)據(jù)塊的目的，是為自動(dòng)運(yùn)行做準(zhǔn)備，另一方面也可以在手動(dòng)HMI調(diào)試中示教物料拾取位、金屬件放置位、塑料件放置位等數(shù)據(jù)。需要說明，物料拾取位、金屬件放置位、塑料件放置位這三者的初始值可以設(shè)置為默認(rèn)值0，但這樣每次啟動(dòng)程序后，都需要在觸摸屏手動(dòng)畫面中示教這三個(gè)點(diǎn)位，然后這三個(gè)點(diǎn)位記錄到軸數(shù)據(jù)DB4中，方便在自動(dòng)模式下直接調(diào)用這三個(gè)數(shù)據(jù)。

圖12 軸數(shù)據(jù)DB塊

添加一個(gè)軸手動(dòng)調(diào)試的FB塊，輸入下面7段程序，如圖13所示。然后把軸手動(dòng)調(diào)試的FB塊直接拖入到main中即可。I0.4、I0.5、I1.6分別表示和1500PLC輸入端相連接的硬件按鈕（停止按鈕、急停按鈕、復(fù)位按鈕），急停按鈕是常閉按鈕，不按下急停時(shí)1500PLC輸入端I0.5是有信號(hào)的，所以程序段1中急停按鈕用的常開觸點(diǎn)。同樣可以知道，硬件按鈕中的復(fù)位按鈕、停止按鈕是常開按鈕。

圖13 軸手動(dòng)調(diào)試FB塊中的程序

3.2 軸手動(dòng)調(diào)試畫面的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)如圖14所示的軸手動(dòng)調(diào)試HMI界面。

圖14 軸手動(dòng)調(diào)試HMI畫面布局

其中，回原點(diǎn)、正傳、反轉(zhuǎn)、絕對方式到目標(biāo)位、清零軸速度和目標(biāo)位這幾個(gè)按鈕，直接和1500PLC中名稱為com1200的DB1數(shù)據(jù)塊建立聯(lián)系（參考圖10）。HMI中的物料拾取位示教按鈕、金屬件放置位示教按鈕、塑料件放置位示教按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕分別和圖13中的M200.0、M200.1、M200.2、M200.4、M200.5對應(yīng)，HMI畫面中的起始位示教為預(yù)留按鈕，可以根據(jù)需要設(shè)置（本設(shè)計(jì)中物料拾取位就是起始位，所以省去了對起始位示教按鈕的設(shè)置）。

同樣地，軸位置、軸速度、目標(biāo)位等幾個(gè)I/O域也是和1500PLC中名稱為com1200的DB1數(shù)據(jù)塊建立聯(lián)系。需要注意，HMI畫面中最右列的三個(gè)I/O域是和1500PLC中名稱為軸數(shù)據(jù)的DB4數(shù)據(jù)塊建立聯(lián)系（參考圖12，起始位示教按鈕右側(cè)的I/O域是預(yù)留的可以根據(jù)需要設(shè)置，本文中沒有設(shè)置）。HMI中的按鈕和I/O域與1500PLC變量的連接關(guān)系如圖15。

圖15 軸手動(dòng)調(diào)試HMI中的主要變量表

3.3 軸手動(dòng)調(diào)試畫面的分析

在博途軟件中，把1500PLC、1200PLC、HMI分別編譯下載到對應(yīng)設(shè)備，然后在觸摸屏中點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕，可以發(fā)現(xiàn)軸的手動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)，各個(gè)I/O域的顯示也是正常的。

4 結(jié)語

本文借助某實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，完成了1200PLC控制步進(jìn)電機(jī)、1500PLC控制1200PLC、HMI畫面的設(shè)計(jì)與變量連接、觸摸屏控制步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)調(diào)試、借助各種數(shù)據(jù)塊完成控制要求等的研究。運(yùn)行效果結(jié)果表明，用觸摸屏實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)軸的手動(dòng)控制是成功的。下一步，在借鑒實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)自動(dòng)控制的界面，如何實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式下自動(dòng)模式被完全切斷、自動(dòng)模式下手動(dòng)方式不能控制軸運(yùn)動(dòng)，是要思考的方向。