【正文】 A中的物料分揀到倉庫 B 中。 當(dāng)按下停止按鈕后，系統(tǒng)完成 一個(gè)的周期的工作后自動(dòng)停止。當(dāng)按下緊急停車按鈕后，系統(tǒng)立即停止工作。物料分揀系統(tǒng)工作流程圖如圖 8 所示。 （ S t e p 1 4 1 5 ）（ S t e p 3 1 1 ）系 統(tǒng) 上 電初 始 狀 態(tài)倉 庫 A 物 料 傳 送（ 氣 缸 0 ）物 料 到 位 檢 測(cè)機(jī) 械 手 A 大 臂（ 氣 缸 6 ）機(jī) 械 手 A 小 臂（ 氣 缸 1 ）機(jī) 械 手 A（ 氣 缸 2 ）傳 送 臺(tái) A物 料 檢 測(cè)傳 送 臺(tái) 取 料（ 氣 缸 4 ）傳 送 臺(tái) 選 料（ 氣 缸 3 ）機(jī) 械 手 B 小 臂（ 氣 缸 8 ）傳 送 臺(tái) B物 料 檢 測(cè)機(jī) 械 手 B 大 臂（ 氣 缸 7 ）機(jī) 械 手 B（ 氣 缸 5 ）物 料 分 揀倉 庫 B 1 移 動(dòng)（ 氣 缸 9 ）倉 庫 B 2 移 動(dòng)（ 氣 缸 1 0 ）S t e p 1S t e p 2S t e p 3S t e p 4S t e p 5S t e p 6S t e p 7S t e p 8S t e p 9S t e p 1 0S t e p 1 1S t e p 2 6S t e p 1 2S t e p 1 3S t e p 1 4S t e p 1 5S t e p 1 6S t e p 1 7S t e p 1 8S t e p 1 9S t e p 2 0S t e p 2 1S t e p 2 2S t e p 2 3S t e p 2 4S t e p 2 5S t e p 2 7S t e p 2 8倉庫A送物料（ S t e p 1 2 ）機(jī)械手A搬運(yùn)物料傳 送 臺(tái) 傳 送 物 料（ S t e p 1 2 1 3 , 1 6 1 9 ）物 料 分 揀機(jī) 械 手 B 搬 運(yùn) 物 料（ S t e p 2 0 2 8 ）S t e p 2 9 圖 8 物料分揀系統(tǒng)工作流程圖 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 10 程序流程圖的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的工作流程及控制要求設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的程序流程圖。其程序流程圖詳見附錄。 物料分揀系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) PLC 的編程原則 PLC 是由繼電接觸器控制發(fā)展而來的，但是與之相比， PLC 的編程應(yīng)該遵循以下基本原則 [12]。 （ 1）外部輸入、輸出、內(nèi)部繼電器（位存儲(chǔ)器）、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用 。梯形圖的每一行都是從左側(cè)母線開始，線圈接在最右邊，觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。線圈不能直接與左側(cè)母線相連。 （ 2）同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序中使用兩次及以上（稱為雙線圈輸出）容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免雙線圈輸出。 （ 3）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，從左到右，從上到地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程。 （ 4）在梯形圖中串聯(lián)觸點(diǎn)、并聯(lián)觸點(diǎn)的使用次數(shù)沒有限制，可無限次地使用。 按照 PLC 的編程原則，根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的工作流程及程序流程圖，按要求編寫程序。 STEP 7 編程軟件的使用 在進(jìn)行程序 設(shè)計(jì)時(shí)，需要用到西門子公司的編程軟件 STEP 7，本次設(shè)計(jì)所使用的是西門子公司 STEP 7 版。 STEP 7 版具有容易使用、直觀的用戶界面、組態(tài)取代了編程、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫等特點(diǎn) [13]。 （ 1）使用管理器向?qū)陆?xiàng)目 本次設(shè)計(jì)的項(xiàng)目畫面如圖 9 所示。 圖 9 項(xiàng)目畫面 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 11 （ 2）硬件組態(tài) S7300 實(shí)際硬件中機(jī)架配置模塊之間必須無間隙地插入到機(jī)架中。例外：對(duì)于只有一個(gè)機(jī)架的安裝，軟件組態(tài)表里槽 3 保持為空（為接口模塊保留），槽 4 至槽 11 可以組態(tài)其他的模塊。但實(shí)際的硬件中，將不允許有間隙，如果實(shí)際硬件有間隙，背板總線將被中斷 [14]。本次設(shè)計(jì)中只用到一個(gè)機(jī)架，其組態(tài)如圖 10 所示。 圖 10 實(shí)際硬件組態(tài)與軟件組態(tài)圖 （ 3）使用符號(hào)定義變量 符號(hào)分為共享符號(hào)和局域符號(hào)。共享符號(hào)可以在符號(hào)表里定義，共享符號(hào)可以被所有的塊使用，在所有塊中的狀態(tài)是一樣的，共享符號(hào)在一個(gè)塊的總目錄中只能被定義一次。局域符號(hào)只是在指定塊的接口參數(shù)和聲明表中定義，局域符號(hào)只是在被定義的塊使用有效。 在硬件組態(tài)中， I/O 模塊一般使用默認(rèn)地址，在模塊中定義的地址應(yīng)與實(shí)際硬件的地址一一對(duì)應(yīng)。在編寫程序時(shí)可以使用 絕對(duì)地址，也可以使用符號(hào)。在 I/O 點(diǎn)不多的情況下使用絕對(duì)地址編程很方便。但是如果 I/O 點(diǎn)比較多的時(shí)候使用符號(hào)編寫程序會(huì)更得心應(yīng)手。本次設(shè)計(jì)的部分符號(hào)表如圖 11 所示。 圖 11 符號(hào)表圖 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 12 （ 4）在 OB1 中創(chuàng)建程序 程序塊編寫程序視圖如圖 12 所示 ，圖中以 OB1 程序塊梯形圖視圖為例。 （ 5）下載 STEP7 可以把用戶的組態(tài)信息和程序下載到 CPU 中。當(dāng)下載時(shí)需要把 CPU 面板的模式開關(guān)切換到“ STOP”或“ RUNP”模式，下載信息中包含硬件組態(tài)信息或網(wǎng)絡(luò)組態(tài)信息等的系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)提示需要切換到停止?fàn)顟B(tài)下載。 圖 12 OB1 中創(chuàng)建程序簡圖 （ 6） STEP 7 與 PLC 通信連接的組態(tài) STEP 7 可以用下列硬件與 PLC 通信。 ① PC/MPI適配器用于連接運(yùn)行 STEP 7的計(jì)算機(jī)的 RS232C接口和 PLC的 MPI接口。計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為 kbit/s 或 kbit/s， PLC 一側(cè)的通信速率為 kbit/～ Mbit/s。除了 PC/MPI 適配器，還需要一根 RS232C 通信電纜。 ② USB/MPI 適配器用于連接安裝了 STEP 7 的計(jì)算機(jī)的 USB 接口和 PLC的 MPI 接口，特別適合于筆記本電腦使用。 用戶可以在安裝 STEP 7 時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)與 PLC 的通信組態(tài)，也可以在安裝好 STEP 7 之后，在 SIMATIC 管理器中執(zhí)行菜單命令設(shè)置。設(shè)置 PG/PC 接口對(duì)話框如圖 13 所示。 計(jì)算機(jī)在 MPI 網(wǎng)絡(luò)中默認(rèn)的站地址為 0?！俺瑫r(shí)”選擇框用來設(shè)置與 PLC 建立連接的最長時(shí)間。 （ 7）仿真軟件 PLCSIM STEP 7的可選工具 PLCSIM是一個(gè) PLC仿真軟件，能夠在 PG/PC上模擬 S7300、 S7400系列 CPU 的運(yùn)行。 PLCSIM 提供了方便、強(qiáng)大的仿真模擬功能。與真實(shí)的 PLC 相比，它 的靈活性更高，提供了許多 PLC 硬件無法實(shí)現(xiàn)的功能，使用也更加方便。但是同時(shí)軟件無法取代真實(shí)的硬件，不可能實(shí)現(xiàn)完全仿真。這點(diǎn)用戶在使用時(shí)要注意，以免出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。 基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 13 圖 13 “設(shè)置 PG/PC接口”對(duì)話框 （ 8）具體 STEP 7 編程軟件的具體使 用請(qǐng)讀者查閱相關(guān)資料。 程序的設(shè)計(jì) 按照 PLC 的編程原則，在編程軟件中根據(jù)系統(tǒng)的控制要求編寫程序，并在軟件中進(jìn)行離線模擬運(yùn)行。 具體程序詳見附錄。 4 HMI（觸摸屏）的應(yīng)用 HMI 概述 HMI（ Human Machine Interface）是西門子人際界面的總稱 [15]。 HMI不但可以與 S7200 CPU 配合使用，還可以配合 S7300/400 使用，也可以配合其他主流品牌 CPU 使用。 HMI既可以顯示和修改 CPU 數(shù)據(jù)，也可以處理事件、報(bào)警等過程和歷史數(shù)據(jù)。其特點(diǎn)是：界面友好，顯示直觀明了，操作方便 ，性能穩(wěn)定 [16]。 西門子 HMI 種類有 OP(操作員面板 )、 TP（觸摸屏）、 MP（多功能站）、 PC（基于PC 站）。 HMI 實(shí)現(xiàn)方法和步驟 此次設(shè)計(jì)包括 PLC 控制程序和 HMI 監(jiān)控組態(tài)界面， PLC 控制程序通過“ STEP 7 ”軟件來實(shí)現(xiàn)， HMI 監(jiān)控組態(tài)界面使用“ Wincc Flexible 2021”軟件進(jìn)行組態(tài)。 本次設(shè)計(jì)所使用的觸摸屏為西門子 TP170B 6。 HMI 組態(tài) （ 1）新建 HMI 站 在 STEP 7 項(xiàng)目“ XBH2021”中，插入“ SIMATIC HMI Station”（人機(jī)界面站），在出現(xiàn) 的界面中，選擇實(shí)際應(yīng)用的 HMI 型號(hào)，最后確認(rèn)。本次設(shè)計(jì)使用的是 TP 170B 6，基于 S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 14 新建的 HMI 站如圖 14 所示。 圖