[摘要]  利用西門子S7-300 PLC控制傳送帶機(jī)械手，控制系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便；采用S7-300 PLC獨(dú)有的分部式程序，編程效率高、程序?qū)哟畏置�、�?biāo)準(zhǔn)化程度高、便于閱讀、易于調(diào)試。

關(guān)鍵詞  分部式程序   傳送帶 機(jī)械手   控制

0 引言

目前，大部分傳送帶機(jī)械手的控制都采用三菱、歐姆龍、松下或國產(chǎn)PLC，編寫設(shè)備的控制程序時(shí)采用的是經(jīng)驗(yàn)編程法或順序控制編程法，因此編寫的程序比較復(fù)雜，耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，花費(fèi)的“心思”比較多，難于閱讀，給系統(tǒng)的維修維護(hù)和改進(jìn)帶來了很大的困難，對(duì)編程人員要求也比較高。而采用西門子S7-300/400 PLC獨(dú)有的分部式程序能克服上述弊端，S7-300/400PLC還具有其它PLC所沒有的二個(gè)特點(diǎn)：一是編程軟件中嵌入了模擬仿真軟件，編寫完程序后可立即用模擬仿真軟件調(diào)試程序，無需去到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，極為便利；二是編程軟件有硬件故障診斷功能，能編寫硬件故障處理程序。正是基于上述原因，筆者在為某企業(yè)生產(chǎn)線上的傳送帶機(jī)械手進(jìn)行改造時(shí)，中選用了S7-300 PLC，在編程時(shí)采用了分部式程序，受到了業(yè)主、操作人員及維護(hù)人員的一致好評(píng)。

1 傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)

傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖1所示。傳送帶A、B由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，機(jī)械手的上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、夾緊、放松動(dòng)作分別由電磁閥和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制，并用行程開關(guān)及光電開關(guān)檢測(cè)機(jī)械手的動(dòng)作的狀態(tài)和工件的位置。

圖1 傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)運(yùn)行示意圖

1.1 控制要求

機(jī)械手初始狀態(tài)時(shí)手臂在下限位（下限位開關(guān)SQ4壓合），機(jī)械手在傳送帶A上（左限位開關(guān)SQ5壓合）時(shí)手指松開，傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖一所示�？刂埔笕缦拢�

（1）按下起動(dòng)按鈕SB1，傳送帶A、B同時(shí)起動(dòng)；

（2）當(dāng)傳送帶A上的工件到達(dá)前端，光電開關(guān)SQ1檢測(cè)到工件時(shí)，傳送帶A停止，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行；

（3）機(jī)械手手指夾住工件，夾緊后，夾緊開關(guān)SQ2動(dòng)作；

（4）機(jī)械手手臂上升，升到上限位時(shí)碰上限位開關(guān)SQ3；

（5）機(jī)械手手臂向右轉(zhuǎn)，同時(shí)傳送帶A又起動(dòng)，直到光電開關(guān)SQ1檢測(cè)到工件時(shí)停止。，手臂轉(zhuǎn)到傳送帶B上方時(shí)碰右限位開關(guān)SQ6；

（6）機(jī)械手手臂下降，到下限位時(shí)碰下限位開關(guān)SQ4；

（7）機(jī)械手手指松開，工件落到傳送帶B上，同時(shí)夾緊開關(guān)SQ2復(fù)位。；

（8）機(jī)械手手臂上升，升到上限位時(shí)碰上限位開關(guān)SQ3；

（9）機(jī)械手手臂向左轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到傳送帶A上方時(shí)碰左限位開關(guān)SQ5；

（10）機(jī)械手手臂下降，到下限位時(shí)碰下限位開關(guān)SQ4，傳送帶A又重新起動(dòng)。

在傳送帶A上，如果若還有工件，機(jī)械手則重復(fù)上述過程；如果若沒有工件，則等待；如果若等待時(shí)間超過15s，則二2條傳送帶停車。按下停止按鈕，傳送帶A、B停車，機(jī)械手則要將工件搬運(yùn)到傳送帶B上且回到初始狀態(tài)后再停車。

機(jī)械手有三種工作方式：手動(dòng)工作、單周期工作、連續(xù)工作三種工作方式。

1.2 硬件設(shè)計(jì)

由于PLC外圍電路的接線及傳送帶電動(dòng)機(jī)控制線路的主電路都非常簡(jiǎn)單，加之篇幅限制，本文略去了這二2個(gè)線路圖。

傳送帶機(jī)械手采用西門子S7-300 PLC控制，信號(hào)模塊選用DI16點(diǎn)DC 24V輸入模塊和DO8點(diǎn)AC 220V輸出模塊，I/O地址分配如見表1所示。為了方便操作人員監(jiān)控傳送帶機(jī)械手的工作情況，分別在控制機(jī)械手的5個(gè)電磁閥（YV1～YV5）的線圈及二2臺(tái)電機(jī)的線圈（KM1、KM2）上并接了信號(hào)燈（燈1～燈7），松開信號(hào)燈0接在Q4.0上。
表1 傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)I/O地址分配表

編 程

元 件 元件地址 定義符號(hào) 控制功能

數(shù)字量

輸入

DC16×24V I0.0 SQ1 工件檢測(cè)開關(guān)

I0.1 SQ2 夾緊限位開關(guān)

I0.2 SQ3 上限位開關(guān)

I0.3 SQ4 下限位開關(guān)

I0.4 SQ5 左限位開關(guān)

I0.5 SQ6 右限位開關(guān)

I0.6 SB1 起動(dòng)按鈕

I0.7 SB2 停止按鈕

I1.0 SB3 手指放松按鈕

I1.1 SB4 手指夾緊按鈕

I1.2 SB5 手臂上升按鈕

I1.3 SB6 手臂下降按鈕

I1.4 SB7 手臂左轉(zhuǎn)按鈕

I1.5 SB8 手臂右轉(zhuǎn)按鈕

I1.6 SA1 單周/連續(xù)控制

I1.7 SA2 手動(dòng)控制

數(shù)字量輸出AC8×220V Q4.0 HL0 松開信號(hào)燈0

Q4.1 YV1、HL1 夾緊及燈1

Q4.2 YV2、HL2 上升及燈2

Q4.3 YV3、HL3 下降及燈3

Q4.4 YV4、HL4 左轉(zhuǎn)及燈4

Q4.5 YV5、HL5 右轉(zhuǎn)及燈5

Q4.6 KM1 電機(jī)A及燈6

Q4.7 KM2 電機(jī)B及燈7

傳送帶機(jī)械手的操作控制面板如圖2所示。電源開關(guān)QS和電源指示燈HL8采用帶自鎖的按壓式開關(guān)。；控制方式選擇開關(guān)采用三檔式，打在中間為單周期工作方式，打在左邊為手動(dòng)工作方式，打在右邊為連續(xù)工作方式。

圖2 操作控制面板

1.3 軟件設(shè)計(jì)

傳送帶機(jī)械手控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用分部式程序，程序結(jié)構(gòu)由主組織塊OB1和功能FC1、FC2組成，OB1調(diào)用FC1及FC2。

1.3.1 OB1中的程序

OB1中編寫的是傳送帶A、B的控制程序和調(diào)用功能FC1、FC2的程序，如圖3所示。在程序段6中，按下停止按鈕后，傳送帶A、B停車，但機(jī)械手必須回到初始狀態(tài)（I0.3、I0.4常開觸點(diǎn)閉合），才能將1→（MB0）中，那么MB0中除M0.0=1以外，其它各位均等于零，系統(tǒng)停車并初始化。任何時(shí)候，OB1不能同時(shí)調(diào)用二2個(gè)功能FC1、FC2，只能調(diào)用二其中個(gè)中的一個(gè)。

圖3 傳送帶控制及功能調(diào)用程序

1.3.2 FC1中的程序

FC1中編寫的是機(jī)械手單周期/連續(xù)工作方式控制程序，采用順序控制編程方法，順序功能圖如圖4所示。

圖4 機(jī)械手順序功能圖

在順序功能圖4中，最容易出錯(cuò)的地方是M0.1這一步，因?yàn)樵贛0.1這一步必須對(duì)Q4.1置位，否則機(jī)械手手指在M0.1步夾緊工件，進(jìn)入M0.2這一步則松開工件，就不能將工件搬運(yùn)到傳送帶B上，；在M0.5這一步則應(yīng)該對(duì)Q4.1復(fù)位。

FC1的

圖4 機(jī)械手順序功能圖

梯形圖如圖5所示。當(dāng)傳送帶A運(yùn)行，工件檢測(cè)開關(guān)動(dòng)作時(shí)，M1.1的常開觸點(diǎn)閉合，如果若I1.6常閉觸點(diǎn)也閉合，那么機(jī)械手單周期工作方式開始，而連續(xù)工作方式和手動(dòng)工作方式則與M1.1無關(guān)。

圖5 機(jī)械手單周期/連續(xù)工作方式程序

1.3.3 FC2中的程序

FC2中編寫的是機(jī)械手手動(dòng)工作方式控制程序，梯形圖如圖6所示。在梯形圖中考慮了線圈之間的聯(lián)鎖和以及機(jī)械手的限位保護(hù)等功能。