[摘要]  利用西門子S7-300 PLC控制傳送帶機械手，控制系統(tǒng)安裝簡單、運行可靠、維護方便；采用S7-300 PLC獨有的分部式程序，編程效率高、程序?qū)哟畏置�、標準化程度高、便于閱讀、易于調(diào)試。

關鍵詞  分部式程序   傳送帶 機械手   控制

0 引言

目前，大部分傳送帶機械手的控制都采用三菱、歐姆龍、松下或國產(chǎn)PLC，編寫設備的控制程序時采用的是經(jīng)驗編程法或順序控制編程法，因此編寫的程序比較復雜，耗費的時間比較長，花費的“心思”比較多，難于閱讀，給系統(tǒng)的維修維護和改進帶來了很大的困難，對編程人員要求也比較高。而采用西門子S7-300/400 PLC獨有的分部式程序能克服上述弊端，S7-300/400PLC還具有其它PLC所沒有的二個特點：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)線上的傳送帶機械手進行改造時，中選用了S7-300 PLC，在編程時采用了分部式程序，受到了業(yè)主、操作人員及維護人員的一致好評。

1 傳送帶機械手控制系統(tǒng)

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

圖1 傳送帶機械手控制系統(tǒng)運行示意圖

1.1 控制要求

機械手初始狀態(tài)時手臂在下限位（下限位開關SQ4壓合），機械手在傳送帶A上（左限位開關SQ5壓合）時手指松開，傳送帶機械手控制系統(tǒng)運行情況如圖一所示。控制要求如下：

（1）按下起動按鈕SB1，傳送帶A、B同時起動；

（2）當傳送帶A上的工件到達前端，光電開關SQ1檢測到工件時，傳送帶A停止，傳送帶B繼續(xù)運行；

（3）機械手手指夾住工件，夾緊后，夾緊開關SQ2動作；

（4）機械手手臂上升，升到上限位時碰上限位開關SQ3；

（5）機械手手臂向右轉(zhuǎn)，同時傳送帶A又起動，直到光電開關SQ1檢測到工件時停止。，手臂轉(zhuǎn)到傳送帶B上方時碰右限位開關SQ6；

（6）機械手手臂下降，到下限位時碰下限位開關SQ4；

（7）機械手手指松開，工件落到傳送帶B上，同時夾緊開關SQ2復位。；

（8）機械手手臂上升，升到上限位時碰上限位開關SQ3；

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

（10）機械手手臂下降，到下限位時碰下限位開關SQ4，傳送帶A又重新起動。

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

機械手有三種工作方式：手動工作、單周期工作、連續(xù)工作三種工作方式。

1.2 硬件設計

由于PLC外圍電路的接線及傳送帶電動機控制線路的主電路都非常簡單，加之篇幅限制，本文略去了這二2個線路圖。

傳送帶機械手采用西門子S7-300 PLC控制，信號模塊選用DI16點DC 24V輸入模塊和DO8點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)控傳送帶機械手的工作情況，分別在控制機械手的5個電磁閥（YV1～YV5）的線圈及二2臺電機的線圈（KM1、KM2）上并接了信號燈（燈1～燈7），松開信號燈0接在Q4.0上。
表1 傳送帶機械手控制系統(tǒng)I/O地址分配表

編 程

元 件 元件地址 定義符號 控制功能

數(shù)字量

輸入

DC16×24V I0.0 SQ1 工件檢測開關

I0.1 SQ2 夾緊限位開關

I0.2 SQ3 上限位開關

I0.3 SQ4 下限位開關

I0.4 SQ5 左限位開關

I0.5 SQ6 右限位開關

I0.6 SB1 起動按鈕

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 手動控制

數(shù)字量輸出AC8×220V Q4.0 HL0 松開信號燈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A及燈6

Q4.7 KM2 電機B及燈7

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

圖2 操作控制面板

1.3 軟件設計

傳送帶機械手控制系統(tǒng)的軟件設計采用分部式程序，程序結(jié)構由主組織塊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，但機械手必須回到初始狀態(tài)（I0.3、I0.4常開觸點閉合），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。任何時候，OB1不能同時調(diào)用二2個功能FC1、FC2，只能調(diào)用二其中個中的一個。

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 機械手順序功能圖

在順序功能圖4中，最容易出錯的地方是M0.1這一步，因為在M0.1這一步必須對Q4.1置位，否則機械手手指在M0.1步夾緊工件，進入M0.2這一步則松開工件，就不能將工件搬運到傳送帶B上，；在M0.5這一步則應該對Q4.1復位。

FC1的

圖4 機械手順序功能圖

梯形圖如圖5所示。當傳送帶A運行，工件檢測開關動作時，M1.1的常開觸點閉合，如果若I1.6常閉觸點也閉合，那么機械手單周期工作方式開始，而連續(xù)工作方式和手動工作方式則與M1.1無關。

圖5 機械手單周期/連續(xù)工作方式程序

1.3.3 FC2中的程序

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