【正文】 ..................... 10 STEP 7 編程軟件的使用 .................................. 10 程序的設(shè)計(jì) .................................................. 13 4 HMI（觸摸屏）的應(yīng)用 ................................................... 13 HMI 概述 ......................................................... 13 HMI 實(shí)現(xiàn)方法和步驟 ............................................... 13 HMI 組態(tài) .................................................... 13 HMI 與 PLC 的連接和傳送 ...................................... 16 結(jié)束語(yǔ) ................................................................... 18 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) III 參考文獻(xiàn) ................................................................. 19 附錄 ..................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致謝 ..................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 1 1 引言 隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，因此，各大生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)自己落后的生產(chǎn)技術(shù)，從而 提高生產(chǎn)效率，特別是在要進(jìn)行物料自動(dòng)分揀的企業(yè)。以往一直采用半自動(dòng)分揀或人工分揀的方法，使生產(chǎn)效率非常低，生產(chǎn)成本非常高，導(dǎo)致企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差。物料自動(dòng)分揀已成為了企業(yè)的唯一的選擇。針對(duì)上述問(wèn)題，研究一種高效率的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文提出一種利用 S7300 PLC、氣動(dòng)機(jī)械手和傳感器融合技術(shù)設(shè)計(jì)了高效率、低成本的自動(dòng)物料分揀系統(tǒng) [1]。 物料分揀系統(tǒng)的概述 物料分揀采用可編程控制器 PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀物料，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 [2]。而且，氣動(dòng)技術(shù)使 用安全、可靠，可以在高溫、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣情況下工作。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn) [3]。所以，氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。所以，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)要求，非常方便。 物料分揀系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外物料分揀控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化方面取得成果，在這方面，日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)的技術(shù)比較領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的自動(dòng)化裝置，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，在我國(guó)以信息化帶動(dòng)的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展 ，物料分揀系統(tǒng)已成為各行業(yè)系統(tǒng)控制中的重要地位，特別是在冶金、化工和機(jī)械等工業(yè)中。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方案已經(jīng)不滿足高質(zhì)量、高速度的要求。近年來(lái)我國(guó)的快速發(fā)展為此行業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)與廣闊的發(fā)展空間。這大大提高了工作的安全性、可靠性，不僅控制簡(jiǎn)便，而且控制精確，同時(shí)又降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。 研究的目的及意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)。可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī) 械化和自動(dòng)化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。 基于 PLC 的物料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在物料分揀控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式 [4]。使用 PLC 的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)。隨著分揀系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的深度和廣度基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 2 及機(jī)器人智能水平的提高，物料分揀系統(tǒng)已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。 2 物料分揀系統(tǒng)的硬 件分析 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)是物料分揀系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它的基本功能是接收上位機(jī)傳來(lái)的控制指令信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)控制程序轉(zhuǎn)化為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。本文所研究的物料分揀系統(tǒng)采用順序控制與位置控制相結(jié)合的方式 。 物料分揀系統(tǒng)的分析 在物料分揀系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的大腦，負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、高效的運(yùn)行。本系統(tǒng)在控制方式上采用了觸摸屏與 PLC結(jié)合的控制模式，如圖 1所示。 利用 PLC的高可靠性、模塊化結(jié)構(gòu)及編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，讓其作為完成實(shí)時(shí)采集和控制任務(wù)；另一方面利用個(gè)人計(jì)算機(jī)及其人機(jī)界面程 序?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控功能。 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)計(jì) 算 機(jī)P L C觸 摸 屏 圖 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 在物料分揀控制系統(tǒng)中，觸摸屏負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、優(yōu)化、高效的運(yùn)行。主要有兩方面功能：一方面對(duì) PLC發(fā)送控制命令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的控制；另一方面及時(shí)監(jiān)控 PLC及其他設(shè)備的工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并且還應(yīng)具有良好監(jiān)視和模擬運(yùn)行功能。 物料分揀的控制由于 PLC的參與，使得龐大而且復(fù)雜多變的控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單明了，使程序的編制、修改變得容易。物料分揀控制系統(tǒng)就其實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，不論是硬件還是軟件部分，都應(yīng)滿足功能完備實(shí)用且工作穩(wěn)定可靠、具有良好的系統(tǒng)可擴(kuò)展性和維護(hù)性等基本要求 [5]。 控制器的選型 PLC作為一種工業(yè)控制裝置，在科研、生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。要正確、合理的選擇 PLC，這對(duì)控制系統(tǒng)的程序開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)有非常重要的作用。 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3 本次設(shè)計(jì)的物料分揀系統(tǒng)中，總涉及輸入量 26 個(gè)，輸出量 11 個(gè)，及 I/O 點(diǎn)數(shù)總計(jì)為 37 個(gè)。 輸入模塊可以采用一個(gè) 32 點(diǎn)輸入模塊或者兩個(gè) 16 點(diǎn)輸入模塊，輸出模塊采用一個(gè) 16 點(diǎn)輸出模塊。 本次設(shè)計(jì)采用西門子 S7300 PLC， PLC 系統(tǒng)硬件選型說(shuō)明如表 1 所示 [6]。 表 1 PLC系統(tǒng)硬件配置 序號(hào) 名稱 型號(hào) 說(shuō)明 數(shù)量 1 電源模塊 6ES73071BA000AA0 PS307 1 2 CPU模塊 6ES73152AF030AB0 CPU3152DP 1 3 數(shù)字量輸入模塊 6ES73211BH020AA0 SM321 DI16*DC24V 2 4 數(shù)字量輸出模塊 6ES73221BH010AA0 SM322 DO16*DC24V/ 1 空氣壓縮機(jī)的工作原理 及使用 空氣壓縮機(jī)由壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣桶、氣壓儀表及啟停按鈕組成。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，則其壓縮空氣使儲(chǔ)氣桶內(nèi)氣壓不斷增加，壓強(qiáng)值可從氣壓儀表上讀取，注意不要使儲(chǔ)氣桶內(nèi)氣壓達(dá)到產(chǎn)品所規(guī)定的氣壓上限值，否則會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況 [7]?？諝鈮嚎s機(jī)的日常維護(hù) [8]。 （ 1）檢查安全閥功能是否正常； （ 2）每日使用后排放儲(chǔ)氣桶內(nèi)水分（當(dāng)桶內(nèi)壓力很小情況下做此操作）； （ 3）壓縮機(jī)內(nèi)的油位不能過(guò)低，否則啟動(dòng)壓縮機(jī)會(huì)被燒壞。 接近開(kāi)關(guān)的工作原理 本次設(shè)計(jì)使用的是 LJ8A32Z/BX 電感式接近開(kāi)關(guān)，電感式接近開(kāi)關(guān)的工作原理圖如圖 3 所 示。 電感式接近開(kāi)關(guān) 由三大部分組成：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路、及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬體內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以致停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)化成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)的目的。 L C目 標(biāo) L C 振 蕩 器開(kāi) 關(guān) 級(jí)放 大 輸 出 級(jí) 圖 3 電感式接近開(kāi)關(guān)工作原理圖 這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬導(dǎo)電體。 物體離傳感器越近，線圈內(nèi)的阻尼就越大，阻尼越大，傳感器振蕩器的電流越小。 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4 帶磁性開(kāi)關(guān) 的氣缸的工作原理 氣缸是一種氣動(dòng)元件，其種類很多。在機(jī)械手控制系統(tǒng)中主要用的氣缸為帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸。 對(duì)于氣缸進(jìn)、排氣口，當(dāng)左邊進(jìn)氣，右邊排氣時(shí)，活塞向左運(yùn)動(dòng)，反之活塞向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到位時(shí)，活塞上的永久磁鐵將使磁性開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信息。 當(dāng)磁鐵接近磁性開(kāi)關(guān)時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)中的磁性開(kāi)關(guān)閉合，電路導(dǎo)通，指示燈亮；反之，磁性