何琳鋒++王延盛

摘 要：本文介紹應用西門子MAP庫指令發(fā)出脈沖控制三軸機械手設備運行的方法，系統(tǒng)闡述了機械手基于MAP庫指令的應用及使用方法。以SKPLC-2自動化生產(chǎn)線為例，采用MAP庫指令實現(xiàn)了機械手Y軸、Z軸精確移動定位，從而更精確地將分揀物品進行準確的位置分揀，并給出三軸機械手定位系統(tǒng)的硬件設計及軟件設計。

關鍵詞：MAP庫指令；S7-200 PLC （CPU224）；SKPLC-2

中圖分類號： TP241 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-130-2

0 引言

隨著工業(yè)水平不斷提高，越來越多的工業(yè)控制設備越來越自動化、集成化、智能化，工業(yè)對設備的要求也越來越高，精度高、速度快、智能化等，定位精度在很多企業(yè)當中對所使用設備要求越來越高。因此，如何更方便、準確地實現(xiàn)定位控制在自動化生產(chǎn)線中具有重要意義，在要求較高的開環(huán)系統(tǒng)中一般采用步進電機進行系統(tǒng)定位控制；在要求高的閉環(huán)控制系統(tǒng)中采用伺服電機，伺服電機在過載能力、速度、定位精度方面均有良好的表現(xiàn)。所以在精度比較高的場合常采用伺服電動機控制，如數(shù)控機床、工業(yè)機器手、碼垛機、立體車庫等對定位精度要求高的控制系統(tǒng)采用伺服電動機控制。

1 三軸機械手設備及MAP庫簡介

西門子S7-200PLC控制伺服電機運行方法有多種，常用的可以通過軟件向?qū)?chuàng)建，調(diào)用PLC向?qū)傻陌j指令控制設備運行，控制方法不很方便，不適用復雜控制要求程序編寫；第二種采用西門子公司提供的MAP庫直接調(diào)用生成的脈沖控制指令，可以實現(xiàn)復雜控制要求的程序編寫、調(diào)試運行。

三軸機械手設備共有X軸、Y軸、Z軸控制，其中X軸由EM253定位模塊控制（由軟件向?qū)ё詣觿?chuàng)建，本文不在敘述）。Y軸、Z軸由S7-200PLC的兩個輸出點控制，其中Y軸、Z軸分別有左右限位開關及原點，用于防止機械手發(fā)生碰撞。自動生產(chǎn)線設備通過三軸機械手的精確定位實現(xiàn)灌裝瓶不同工位放置，設備I/O見表1。

2 MAP庫指令控制三軸機械手方案

硬件選用兩臺匯川IS500PS1R6I伺服驅(qū)動器分別控制機械手Y軸、Z軸，西門子S7-200CPU224可編程控制器，威倫觸摸屏。軟件部分進行PLC梯形圖程序設計，觸摸屏組態(tài)畫面設計，見圖2。通過對程序、觸摸屏畫面參數(shù)調(diào)整，完成設備對產(chǎn)品的準確分揀控制。

根據(jù)自動生產(chǎn)線控制要求，首先進行PLC的I/O表分配，PLC線路圖繪制，根據(jù)PLC線路圖進行設備線路連接并通電調(diào)試檢測設備I/O點準確性。

程序結構包括：MAP庫初始化子程序調(diào)用、回參考點子程序調(diào)用、手動測試位置子程序調(diào)用及機械手自動運行子程序調(diào)用。（圖2-圖5）

設備硬件及程序調(diào)試運行如下。

①檢查接線。

檢測設備上各電器元件的接線是否正確，并利用萬用表測量線路是否導通，確保設備上PLC電源、觸摸屏、限位開關、電磁閥、機械手等可以正常工作。

設備接線中需要注意幾點：a傳感器信號線與電源線不可接錯，b PLC供電電源必須采用設備要求的標準電壓供電，c限位開關的位置及線路必須確保正確，以防止機械手發(fā)生碰撞導致設備產(chǎn)生誤差。

②系統(tǒng)上電。

a設備上電前必須使用萬用表測量電源輸入電壓確定在允許范圍內(nèi)后，系統(tǒng)上電。b測量開關電源提供給傳感器的輸出電壓24V是否正常。C.觀察PLC電源指示燈是否正常，觸摸屏是否正常開機并顯示。

③仿真測試程序和組態(tài)畫面。

將S7-200PLC控制程序和觸摸屏及上位機組態(tài)畫面用仿真軟件和編寫的模擬運行程序進行仿真測試。確保做到：

a PLC程序IO變量與實際PLC模塊地址對應正確。b PLC程序各子程序功能可行且可靠，模擬能考慮到的各種現(xiàn)場情況并測試它們對程序運行產(chǎn)生的影響，修改完善子程序功能。模擬并排查程序運行一段時間可能產(chǎn)生的問題。盡量使子程序代碼健壯，重用性強，同時優(yōu)化程序執(zhí)行時間。c觸摸屏和上位機組態(tài)畫面建立的外部變量地址與PLC程序中的相應變量對應正確，確保觸摸屏可以準確控制設備準確運行。

④下載PLC程序和組態(tài)畫面并調(diào)試通訊。

將觸摸屏與PLC通信線連接并檢查通訊設置是否正確，向PLC下載程序。檢查PLC之間的通訊設置，觀察PLC通訊指示燈是否正常。通過觸摸屏組態(tài)畫面監(jiān)控測試PLC之間通訊是否成功，測試PLC與觸摸屏通訊是否成功。

⑤調(diào)試程序及調(diào)整傳感器檢測硬件結構位置，使得三軸機械手可以安裝控制要求完成物品分揀功能。

3 結論

目前生產(chǎn)工業(yè)中設備關于應用定位精度越發(fā)重要，伺服電動機的應用在準確定位中起到了非常重要的作用。基于西門子S7-200PLC的定位控制，采用西門子MAP庫指令可以很方便地實現(xiàn)比較復雜的多軸的定位控制功能，利用定位庫指令極大的方便了控制步進電機、伺服電機的PLC控制程序編寫，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)設備的穩(wěn)定，準確、可靠地運行。

參 考 文 獻

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2013.

[2]廖長初.S7-200PLC編程及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[3]呂景泉.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].北京：中國鐵道出版社.

[4]劉文芳.西門子PLC系統(tǒng)綜合應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社.