【導(dǎo)讀】上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司研制的教學(xué)設(shè)備。MPS體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)。目前最多可由9個(gè)單元組成，一個(gè)單元亦可自成一個(gè)獨(dú)立的控制。系統(tǒng)，而由多個(gè)單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。本文應(yīng)用西門子公司的S7-200PLC，通過(guò)其硬件結(jié)構(gòu)、編程指令和STEP7. 使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時(shí)期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。

　　

【正文】 2b2=1 () 4 缸下 (4Y1) =1 (4B2) =1 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 3 缸放工件 (3Y1) =1 (3b1) =1 4 缸升 (4Y1) =0 (4b1) =1 2 缸回 (2Y1) =1 (2b1) =1 轉(zhuǎn)上工位（ 1Y1） =1 (1b1) =1 返回 下載調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試 ， 硬件部分的模擬調(diào)試可在斷開(kāi)主電路的情況下，主要試一試手動(dòng)控制部分的可靠性。 軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開(kāi)關(guān)和 PLC 輸 出端的指示燈進(jìn)行。需要模擬量信號(hào)I/O 時(shí)，可用電位器和萬(wàn)用表進(jìn)行。調(diào)試時(shí)，可利用上述外部設(shè)備模擬各種現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和傳感器的狀態(tài)，然后觀察 PLC 的輸出邏輯是否正確。如果有錯(cuò)誤則修改程序后反復(fù)調(diào)試。現(xiàn)在PLC 的主流產(chǎn)品都可在 PC 上編程，并可在 PC 上進(jìn)行模擬調(diào)試。 連機(jī)調(diào)試時(shí)，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的 PLC 中。有時(shí) PLC 也許只有一臺(tái)，這時(shí)就要把 PLC 安裝到控制柜相應(yīng)的位置上。調(diào)試時(shí)一定要先將主電路斷開(kāi)，只對(duì)控制電路進(jìn)行連機(jī)調(diào)試。 將編輯好的程序下載到 PLC 中運(yùn)行，調(diào)試通過(guò)，完成控制任務(wù)。 氣動(dòng)控制回路分析及仿真 （ 1） 氣動(dòng)控制回路分析 在圖 中，本站開(kāi)始工作時(shí)，進(jìn)行夾爪打開(kāi)、橫臂縮回和轉(zhuǎn)上工位復(fù)位動(dòng)作，均靠氣缸復(fù)位來(lái)完成。等上站工作完成信號(hào)來(lái)后，首先使電磁閥線圈 2Y2 通電，使 2 號(hào)氣缸動(dòng)作，橫臂縮回。當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān) 2B2 有信號(hào)輸出后，使控制 4 號(hào)氣缸的電磁閥線圈 4Y1通電，實(shí)現(xiàn)夾爪下降動(dòng)作，準(zhǔn)備抓工件，下降到位后， 4B2 輸出，此時(shí)使 3Y2 通電，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作，延時(shí)后，使 4Y1 斷電，夾爪上升，直到 4B1 有信號(hào)輸出，此時(shí)令 2Y1 通電，橫臂縮回；縮回到位后， 2B1 輸出，使 1Y2 通電，橫臂實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，使操作手達(dá)到下一工位。等下工 位有工件后，使 2Y2 通電，橫臂伸出，到位后 2B2 輸出，使 4Y1 得電， 4 號(hào)氣缸活塞桿伸出，夾爪下降，到位后，使 3Y1 通電，夾爪釋放工件，完成后，使 4Y1 斷電，夾爪上升，到最高位后，使 2Y1 通電，橫臂縮回，到位后， 2B1 有信號(hào)輸出，使 1Y1天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 通電，橫臂轉(zhuǎn)上工位，完成本站工作。 （ 2） 氣動(dòng)控制回路仿真 用 FluidSIMP 軟件設(shè)計(jì)制作氣動(dòng)控制和仿真模擬。通過(guò)該軟件，在計(jì)算機(jī)上分別畫(huà)出氣動(dòng)回路圖 和根據(jù)程序框圖設(shè)計(jì)電氣控制回路，然后進(jìn)行測(cè)試和模擬仿真。通過(guò)仿真的實(shí)時(shí)顯示與軟件連接的實(shí)際控制回路的動(dòng)作，逐步解決 控制回路中的問(wèn)題，直到最后實(shí)現(xiàn)程序框圖要求的控制過(guò)程。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 第三章 PLC 選型及 程序的編寫(xiě) PLC 的選型 考慮到 操作 手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件 連接的靈活性和方便性，采用PLC 作為核心控制器，各控制對(duì)象都必須在 PLC 的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作 ，同時(shí)考慮到工作流程和造價(jià)。所以我們 采用 西門子 公司的 S7200 型 PLC(16 點(diǎn)輸入、 16 點(diǎn)輸出 )。 德國(guó)西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用相 當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO， S7200， S7300， S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， HMI 人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。 PLC 的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力 、廠家的選擇 等方面加以綜合考慮。 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng) 最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： (一 ) 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式 PLC 的每一個(gè) I／ O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I／ O 點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ O 模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 (二 ) 安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／ O 式以及多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中 式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I／ O 硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I／ O 式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I／ O 電源；多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型 PLC，但必須要附加通訊模塊。 (三 ) 相應(yīng)的功能要求 一般小型 (低檔 )PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 (四 ) 響應(yīng)速度要求 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 PLC 是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等。 終上所述，結(jié)合本課題的實(shí)際情況。 選用的為：電源模板： PS 407 系列，輸出 5VDC,10A ；24VDC, 1A。 CPU： SIEMENS 400 系列；每個(gè) CPU 模塊有獨(dú)立開(kāi)關(guān)控制。模擬量輸入模塊（ AI）： 8 點(diǎn) /塊， 0～ 5V/0～ 10V（可設(shè)定），二線單回路隔離；開(kāi)關(guān)量輸出模 塊（ DO）： 32點(diǎn) /塊， 24VDC， ，加中間繼電器，接點(diǎn)容量≥ 2A（ AT 24VDC） 。 中間繼電器： JWXC1700，RY2SUL， RY4SUL； PLC 的構(gòu)成： 程序的編寫(xiě) 根據(jù)前文的操作手單元的控制程序框圖 ，按框圖編寫(xiě) PLC 程序 ： E M 1擴(kuò)展模塊E M 2擴(kuò)展模塊E M n擴(kuò)展模塊T D 2 0 0文本顯示器TP 系列觸摸屏通信及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算機(jī)工業(yè)軟件CP U主機(jī)其他設(shè)備天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 參考文獻(xiàn) [1]廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .2021. 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