【文章內容簡介】 6Q 4 . 7機器人停止DC 24 V機器人上電啟動機器人故障復位機器人程序確認發(fā)送程序號 1發(fā)送程序號 2允許運行程序段 1允許運行程序段 2允許運行程序段 3打磨機運行砂輪機運行輸送帶運行DC 24 V16點輸入輸出擴展模塊EM223 圖 33 PLC 外部接線圖 通訊模塊 EMZ77 本條產線是將 SIEMES 315 PNDP PLC 作為主站， 224PLC 作為從站 ,主站300PLC 通過 Prfibus 線與擴展模塊 EM277 進行連接，從站 PLC 則通過通信口與擴展模 塊 EM277 連接， 從而實現(xiàn) S7200 與 S7300 進行通信。 如圖 34 通信連接圖： 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 圖 34 通信連接圖 EM277 模塊地址設置 本工站作為產線的一個從站，其通信地址是獨立的，這樣也能更加準確的達到通信的目的。而本工站的通信地址為 13，所以只需將 EM277 模塊的旋轉按鈕旋轉到圖 35 箭頭所示數(shù)字即可。 圖 35 通信模塊地址設置 EM277 模塊的電路接線圖 這個模塊是由 空開 QF13 控制，所以只需將空開的 24V 電源連接線接到模塊上即可，如圖 36 所示電路圖： 圖 36 EM277 電路接線圖 傳感器的電路設計 傳感器的選 型 傳感器的選擇很重要， 在考慮到系統(tǒng) 運行的實際工作環(huán)境以及成本等因素，常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 我們選擇了一款電容式接近開關。 這種傳感器的檢測范圍 很廣，因為電容式接近開關不單單可以檢測金屬類物品，還可以檢測非金屬物品，如水、玻璃等 。傳感器本身的電容值不受電極材料的影響，而且 穩(wěn)定性較強，所以該傳感器適合本系統(tǒng)的設計要求。其實物圖如圖 37 所示： 圖 37 電容式傳感器 該傳感器的工作原理 下圖 38 所示為傳感器的工作原理圖，本設計用的是 PNP 型傳感器，其工作原理是當傳感器不動作時， 4 號端子的電壓為 0V，當傳感器動作時，由 于外接電阻的存在， 4 號端子電壓為 24V，即感應到工件時，輸出高電平。 圖 38 PNP 傳感器原理圖 中轉臺上的傳感器電路設計 當中轉臺上有工件時，此時傳感器感應到工件并將信號傳遞給 PLC?；诖宋覀冞x用了三線制接近開光傳感器 ，棕色接 24V，藍色接 0V，信號線接 PLC 的輸入點 。其電路接線圖如圖 39 所示： 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 圖 39 接近開關電路圖 抓手上的傳感器及氣缸電路設計 當 夾爪上的 傳 感器感應到工件時，傳感器將信號傳給 機器人， 此時 氣閥進氣 ，夾爪夾緊工件；當工件被放到傳送帶位置時 ，此 時氣閥 放氣 ，夾爪松開工件。其電路圖如圖 310 所示： 圖 310 傳感器及氣缸電路設計 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 打磨機砂輪機傳送帶的電路設計 當程序一完成后，機器人會給 PLC 發(fā)送信號， PLC 接收到信號后會啟動打磨機和砂輪機。當完成程序三 后 ，同樣機器人會給 PLC 發(fā)送信號， PLC 接收到信號后會啟動傳送帶。其電路接線圖如圖 311 所示： 圖 311 打磨機砂輪機傳送帶的電路接線圖 本章主要介紹了 PLC 的選型以及根據(jù)根據(jù)點的多少選用什么類型的擴展模塊，最終繪制 I/O 分配圖。其次又介紹了通信模塊 EM277 及 電路接線圖 ，最后介紹了傳感器的選型、工作原理、電路圖設計及三個電機的電路設計。以上即為本工作站的硬件電路設計。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 本系統(tǒng)采用的是西門子公司 S7200系列 PLC的編程軟件 STEP7Micro/WIN，這個軟件功能還是很強大的 ，主要用于開發(fā) S7200 系列 PLC 的用戶程序，以及監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，檢查排除系統(tǒng)故障，管理用戶程序文檔等。以下對如何使用編程軟件進行介紹，操作界面如圖 41 所示： 圖 41 編程軟件 STEP7Wicro/WIN 主界面 S7200的通訊連接 通信方式選擇 STEP7Micro 支持 PPI 通信 協(xié)議，可用 PC/PPI 電纜將電腦與 PLC 進行通訊，其連接如圖 42 所示： 圖 42 PLC 與 PC 機的通信連接 通信參數(shù)設置 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 1） 接下來需要在編程軟件中進行通信的參數(shù)設置，首先選擇 PLCl 類型CPU224CN，如圖 43 所示： 圖 43 PLC 類型 2）設置 PG/PC 接口，選擇 PC/PPIcable(PPI),雙擊然后點擊本地連接到 USB端口 ，如圖 44 所示： 圖 44 PG/PC 設置 3）在 PPI 中設置參數(shù)， 即地址（ A） :0、超時（ T）： 1s、傳輸率（ R）： 、最高站地址（ H）： 31，最后選擇通信，點擊刷新，找到地址，單擊“確定”。如圖 45 所示： 圖 45 PPI 參數(shù)設置及計算機接口設置 4） 最后點擊工具欄上的下載鍵，便可將程序下進 PLC 中。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 PLC控制的流程圖設計 該工站 可以分為機器人抓件、工件打磨拋光、機器人放件三個動作 ，傳感器將感應到的信號傳送給 PLC（ ） ， PLC給機器人發(fā)送程序號 1， 然后 機器人進入程序 1， 并將信號反饋給 PLC， 直到 機器人 接收 到允許運行 1 信號后 機器人 才能運行程序段 1,開始到中轉臺上抓件。 1 完成后， 機器人給 PLC 發(fā)送信號， PLC 接到信號后啟動打磨機和砂輪機 ,機器人開始運行程序段 2,對工件進行 圓角打磨以及對平面拋光處理。 2 完成后，打磨機和砂輪機停止運行，機器人開始運行程序段 3，將工件放到傳送帶上， 當程序段 3 完成后，傳送帶啟動，機器人 返回原點。 根據(jù)以上控制要求，設計的流程圖如圖 46 所示： 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 開始上電AS 1 是否有信號 啟動 RB 執(zhí)行程序段一 ， RB 抓件程序一是否完成打磨機和砂輪機開始運行RB 開始執(zhí)行程序段二 ， 對工件進行圓角打磨和平面拋光程序二是否完成打磨機砂輪機停止 ， RB 執(zhí)行程序段三 ， 將工件放到傳送帶上程序三是否完成傳送帶啟動 ， RB 返回 H O M E 位 ， 等待下一信號結束YRB 保持 H O M E 位YYYNNN 圖 46 PLC 控制流程圖 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 當 中轉臺有工件時， PLC 給機器人發(fā)送程序號 一 機器人運行程序段 一 功能：機器人 開始到中轉臺上抓件 當程序段一完成后，打磨機和砂輪機啟動，機器人開始執(zhí)行程序段二 功能：對工件進行圓角打磨及表面拋光 （ 1）打磨機運行 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 （ 2）砂輪機運行 （ 3）機器人運行程序段三 當程序段二完成后，打磨機和砂輪機停止，機器人開始運行程序段三 功能：機器人將打磨好的工件放在傳送帶上 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 本章主要是用 s7200 作為下位機軟件進行程序的編寫，然后通過 PC/PPI電纜進行通信，在 s7200 中進行通信參數(shù)設置，最后畫出控制功能流程圖，根據(jù)流程圖編寫相應的程序 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 由于下位機我們用的是 STEP7，這里上位機也就同樣用西門子公司的 軟件wincc, wincc 本身提供 S7200 的驅動軟件，因此使 PLC 與上位機的聯(lián)結可以變得非常容易。在工業(yè)過程監(jiān)控系統(tǒng)中采用 wincc 監(jiān)控組態(tài)軟件，根據(jù)實際需要設置監(jiān)控對象，通過監(jiān)控界面只管動態(tài)顯示，控制過程清晰明確，能夠準確把握當前的各種運行狀況，可以簡化操作，大大提高系統(tǒng)監(jiān)控能力?；诖?，我們決定選 用 wincc 作為組態(tài)軟件。 組態(tài)畫面 設計 根據(jù) 工站的整體結構設計，這里將創(chuàng)建四個畫面，其中模板畫面用于其它三個畫面中，其余畫面分別為主畫面、機器人狀態(tài)畫面、報警畫面，其設計框圖如下 51 所示： 圖 51 組態(tài)畫面結構框圖 項目的創(chuàng)建 打開 Wincc Flexible Smart 軟件，單擊“創(chuàng)建一個空項目”，選擇設備類型為“ Smart 700 IE V3” ,單擊確定。 如圖 52 所示 ： 圖 52 Wincc Flexible Smart 界面 模板畫面 主畫面 機器人信號狀 態(tài)畫面 報警畫面 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 20 變量連接 選擇左邊的通訊，單擊“連接”，由于這里我們選擇的是 PLC 編程，所以通訊也是和 PLC 通訊。在出現(xiàn)的框圖中名稱填寫“ PLC”、通訊驅動程序選擇“ SIMATIC S7200”，在線選擇“開”，如圖 53 所示 圖 53 通訊設置 建立變量 選擇左邊的通訊，單擊“變量”，連接一欄中選擇 PLC 連接，數(shù)據(jù)類型和地址則根據(jù)要求設定，其所有變量設置如圖 54 所示： 圖 54 變量設置 模板畫面設計 顧名思義 模板畫面 就是 將畫面 嵌入在其它畫面中 。在左上方添 加“燈測試”和“系統(tǒng)退出”兩個按鈕 。 在下方添加“主畫面”、“機器人 信號狀態(tài)”、“報警信息”三個按鈕。在右上方添加一個報警指示器，如圖 55 所示： 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 55 模板畫面 雙擊按鈕，在“事件”中點開“單擊”，添加相應的函數(shù)。在“燈測試”按鈕中設置“ SetBit” 和“ ResetBit” 兩個函數(shù)；在“系統(tǒng)退出”按鈕中設置“ StopRuntime” 函數(shù)；在下面三個按鈕中設置“ Activatescreen” 函數(shù)； 而在報警指示器中設置“ ShowAlarmWindow” 函數(shù)。 主畫面設計 主畫面是監(jiān)控系統(tǒng)的核心畫面。實現(xiàn)的功能最多，主要包括畫面運行圖以 及三個電機運行指示燈顯示、機器人抓件，打磨，放件指示燈運行狀態(tài)以及 急停安全門指示燈、傳感器信號指示燈 的顯示狀況 。 操作模式選擇手動，無一類故障，畫面選擇電機運行，啟動時左上方小圓是綠色的；電機默認手動方式是點動模式，在此模式下，按啟動按鈕，按鈕背景變成綠色，電機運行。停止時，再次按點動，取消電機運行； 如圖 56 所示： 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 56 主畫面 在每個電機下都有一個“啟動”和“點動”以及一個小圓圈指示燈，而在“啟動”按鈕中單擊時函數(shù)為“ SetBitInTag” ,釋放時函數(shù)設置為“ ResetBitInTag” ,在“點動”按鈕中單擊時函數(shù)設為“ InvertBitInTag” 。 機器人信號狀態(tài)畫面設計 機器人的信號狀態(tài)畫面，主要是機器人與 PLC 之間的信號傳遞。當機器人在自動模式、上電、系統(tǒng)已啟動、機器人在原點的都具備的情況下，機器人便把這些信息發(fā)給 PLC。當 PLC 接收到信息后，便開始向機器人發(fā)送程序號，機器人接收到信息后便開始進入該程序號，等到 PLC 再向機器人發(fā)送啟動信號時，機器人便開始運行該程序。 如圖 57 所示： 圖 57 機器人信 號狀態(tài)畫面 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 報警畫面 當出現(xiàn)一類故障和二類故障時，報警畫面將會出現(xiàn)報警，其畫面如圖 58所示： 圖 58 報警畫面 其兩類故障分類如表 所示 ： 表 報警表 類別 故障 觸發(fā)變量 觸發(fā)器地址 一類故障 系統(tǒng)急停 Alarm1 安全門打開 Alarm1 二類 故障 機器人運行程序段一故障 Alarm2 機器人運行程序段二故障 Alarm2 機器人運行程序段三故障 Alarm2 機器人 在手動模式 Alarm2 機器人未上電 Alarm2 機器人系統(tǒng)未運行 Alarm2 機器人故障 Alarm2 與主控通訊中斷 Alarm2 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 24 PLC與觸摸屏的通信連接 這里采用的是 PPI 電纜線將 PLC 通訊口與觸摸屏通訊口連接起來，從而實現(xiàn)兩邊的信息交互。其結構如圖 59 所示： 圖 59 PLC 與觸摸屏通信連接 本章主要介紹的是下位機 wincc 組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件對 PLC 進行實時監(jiān)控。 這里創(chuàng)建了三個主要畫面，分別為主畫面、機器人信號狀態(tài)畫面、報警畫面。最后利用 PPI