基于PLC和MCGS的MPS搬運(yùn)站的設(shè)計(jì)

1、基于PLC和MCGS的MPS搬運(yùn)站的設(shè)計(jì)    摘要：本文的MPS搬運(yùn)站的核心控制是用西門子S7-200PLC為核心的，輔以I/O設(shè)備組成的檢測系統(tǒng)，加上MCGS實(shí)時(shí)檢測畫面。解決了傳統(tǒng)的搬運(yùn)站效率低，自動(dòng)化程度低，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，不便于維修的問題。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)原理和軟硬件設(shè)計(jì)，以及MCGS實(shí)時(shí)監(jiān)測。關(guān)鍵詞：西門子 S7-200 MPS搬運(yùn)站 MCGS0 引言MPSModular Production System（模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)），MPS體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。是有名的德國FESTO公司產(chǎn)品。MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備該裝置由七套各

2、自獨(dú)立而又緊密相連的工作站組成。 這七站分別為：上料檢測站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站、分類站(智能立體倉庫) 和現(xiàn)場總線。本設(shè)計(jì)主要介紹安裝搬運(yùn)站。我們采用西門子PLC作為控制核心，來完成安裝搬運(yùn)站的控制，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬監(jiān)測，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，提高工作效率，并且增加了安全性。1 結(jié)構(gòu)與功能安裝搬運(yùn)單元：結(jié)構(gòu)：安裝搬運(yùn)單元主要由提取模塊、工件平臺、直線轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)裝置、氣源處理組件、 I/O接線端口、閥組等組成。組成模塊：直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊、氣動(dòng)夾爪裝置。功能簡介：將工件從前一站搬運(yùn)至下一站，并可在本站上完成大、小工件的組裝。該單元提供兩色小工件，并能將其輸入大工件的空腔中。氣缸將料倉

3、中的兩色小工件交替推出，由真空吸盤吸取，通過轉(zhuǎn)臂輸入到大工件的空腔中。擴(kuò)展模塊：485、PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)安裝搬運(yùn)單元可以模擬提取工件、按照要求將工件分流的過程，同時(shí)能提供一個(gè)安裝工位，實(shí)現(xiàn)大、小工件的組裝。該模塊實(shí)際上也是一個(gè)“氣動(dòng)機(jī)械手”，主要由一個(gè)直線氣缸（上下擺動(dòng)）、擺臂和氣動(dòng)夾爪等組成。所以本設(shè)計(jì)最主要是研究氣動(dòng)機(jī)械手的控制。2 安裝站順序動(dòng)作控制要求復(fù)位按鈕按下復(fù)位燈亮（擺臂擺回到位&換向氣缸伸出到位&氣缸返回到位）開始按鈕按下開始燈亮擺臂擺出到位推料氣缸動(dòng)作推出工件擺臂擺回到位計(jì)時(shí)真空吸盤工作吸住工件時(shí)間到擺臂擺出到位計(jì)時(shí)真空吸盤動(dòng)作釋放工件時(shí)間

4、到換向氣缸縮回到位推料氣缸動(dòng)作推出工件擺臂擺回到位計(jì)時(shí)真空吸盤動(dòng)作吸住工件時(shí)間到擺臂擺出到位計(jì)時(shí)真空吸盤動(dòng)作釋放工件時(shí)間到換向氣缸伸出到位擺臂擺回到位循環(huán)。3 選定PLC型號從工藝上看出該控制方式由7個(gè)輸入點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)，故選擇PLC s7-200系列的CPU226。選用西門子S7-200系列PLCCPU226，它具有24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量IO點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模板單元。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面包含兩部分，即PLC和MCGS。PLC部分主要是為了進(jìn)行控制。MCGS部分主要是進(jìn)行監(jiān)測。4.1 PLC程序流程圖 當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、PLC運(yùn)行后，首先執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作，夾爪打開

5、、擺臂上抬到位，兩個(gè)直線氣缸驅(qū)動(dòng)擺臂左轉(zhuǎn)到最左端。進(jìn)入工作運(yùn)行模式，按啟動(dòng)按鈕，擺臂下降夾取工件，抬起后轉(zhuǎn)安裝工位，擺臂下降后釋放大工件，然后上抬等待小工件的安裝（用計(jì)時(shí)器模擬安裝好的信號），有信號后擺臂再次下降夾取工件，上抬后轉(zhuǎn)輸出工位；等待輸出信號，按下啟動(dòng)按鈕，擺臂下，放開工件，上抬后擺臂轉(zhuǎn)左工位，再次等待下一個(gè)工作信號。4.2 MCGS軟件設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)采用了數(shù)字量和模擬量輸入輸出參數(shù)，所以本系統(tǒng)采用研祥的PCL-818L接口卡。該接口卡共有16路模擬量輸入，輸入模擬電壓范圍-10+10，1路模擬量輸出，16路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出，TTLDTL電平兼容。將該接口卡安裝再計(jì)算機(jī)箱

6、內(nèi)的ISA擴(kuò)展槽上。D0通道選用了16路繼電器輸出端子板PCLD-885。完全滿足本系統(tǒng)的負(fù)載要求。該組態(tài)軟件的功能包括控制面板，系統(tǒng)監(jiān)控，報(bào)警、歷史趨勢曲線、輸出報(bào)表等幾個(gè)部分。橫臂伸出變化過程中，安裝氣爪的推桿在橫方向做大小變化，而氣爪要在橫方向運(yùn)動(dòng)。小臂伸出變化過程中，安裝氣爪的推桿在豎直方向做大小變化，而氣爪要在豎直方向運(yùn)動(dòng)。升降變化過程中，安裝氣爪的推桿在豎直方向做大小變化，而氣爪要在豎直方向運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，不需要完成特殊的操作和功能，可以不設(shè)置啟動(dòng)策略。因此，主要的系統(tǒng)運(yùn)行策略得在循環(huán)策略中實(shí)現(xiàn)，設(shè)置循環(huán)策略的循環(huán)周期為200ms，按其方式，可以分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制策略。但是

7、，手動(dòng)控制和自動(dòng)控制切換過程中需要先平衡，既讓所有設(shè)備先恢復(fù)到初始狀態(tài)，所以還應(yīng)具備手動(dòng)和自動(dòng)切換策略?？刂泼姘濉？刂泼姘逯饕瓿蒑PS安裝站單元的各個(gè)參數(shù)的設(shè)定以及對各個(gè)參數(shù)的當(dāng)前值進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。系統(tǒng)監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)對MPS安裝站單元的參數(shù)值以及控制設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)完成實(shí)時(shí)顯示。實(shí)時(shí)趨勢與歷史趨勢曲線。實(shí)時(shí)趨勢曲線可以將系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示出來以便于觀察系統(tǒng)狀態(tài)。歷史趨勢曲線可以顯示出各測量點(diǎn)日、月、季、年參數(shù)變化趨勢，根據(jù)這些曲線可以合理地設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)值。報(bào)警及輸出報(bào)表。實(shí)施報(bào)警功能可完成在測量的同時(shí)如發(fā)現(xiàn)有測量結(jié)果超出設(shè)定的報(bào)警上下限時(shí)立即進(jìn)行報(bào)警的功能，并在CRT

8、上顯示報(bào)警值及報(bào)警點(diǎn)。系統(tǒng)的測量結(jié)果可直接送入EXCEL中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或報(bào)表輸出，同時(shí)可以將報(bào)表打印出來。5 結(jié)束語實(shí)踐證明，本次設(shè)計(jì)所用的氣動(dòng)元件與PLC編程對MPS安裝站單元進(jìn)行控制的方案是完全可行的，并且通過電動(dòng)控制對自動(dòng)化模塊化加工更加完整。本文的創(chuàng)新之處在于采用了MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、顯示，完成了MPS安裝站單元的實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制功能。本控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)行成功后，效果良好，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值和使用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：2英集斯.工業(yè)自動(dòng)化/機(jī)電一體化教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，2006.3MCGS參考手冊、MCGS用戶指南、MCGS嵌人版說明書，北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司，2008.4組態(tài)控制使用技術(shù)，陳志文.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.作者簡介：孫永芳(1983)，陜西寶雞人，碩士研究生，研究方向機(jī)電系統(tǒng)控制。    相關(guān)論文    · 基于Modbus的施耐德PLC與ABB變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊· 基于Controller Lin