基于PLC和MCGS的MPS搬運(yùn)站的設(shè)計

1、基于PLC和MCGS的MPS搬運(yùn)站的設(shè)計    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實時檢測畫面。解決了傳統(tǒng)的搬運(yùn)站效率低，自動化程度低，操作者勞動強(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，以及MCGS實時監(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，并在實驗室進(jìn)行了模擬監(jiān)測，能實現(xiàn)自動循環(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)動模塊、氣動夾爪裝置。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，同時能提供一個安裝工位，實現(xiàn)大、小工件的組裝。該模塊實際上也是一個“氣動機(jī)械手”，主要由一個直線氣缸（上下擺動）、擺臂和氣動夾爪等組成。所以本設(shè)計最主要是研究氣動機(jī)械手的控制。2 安裝站順序動作控制要求復(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作推出工件擺臂擺回到位計時真空吸盤工作吸住工件時間到擺臂擺出到位計時真空吸盤動作釋放工件時間

4、到換向氣缸縮回到位推料氣缸動作推出工件擺臂擺回到位計時真空吸盤動作吸住工件時間到擺臂擺出到位計時真空吸盤動作釋放工件時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個輸入點，7個輸出點，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個數(shù)字量IO點，可連接7個擴(kuò)展模板單元。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計方面包含兩部分，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)位動作，夾爪打開

5、、擺臂上抬到位，兩個直線氣缸驅(qū)動擺臂左轉(zhuǎn)到最左端。進(jìn)入工作運(yùn)行模式，按啟動按鈕，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（用計時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，再次等待下一個工作信號。4.2 MCGS軟件設(shè)計 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，報警、歷史趨勢曲線、輸出報表等幾個部分。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。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。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。系統(tǒng)在啟動時，不需要完成特殊的操作和功能，可以不設(shè)置啟動策略。因此，主要的系統(tǒng)運(yùn)行策略得在循環(huán)策略中實現(xiàn)，設(shè)置循環(huán)策略的循環(huán)周期為200ms，按其方式，可以分為自動控制和手動控制策略。但是

7、，手動控制和自動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)具備手動和自動切換策略?？刂泼姘?。控制面板主要完成MPS安裝站單元的各個參數(shù)的設(shè)定以及對各個參數(shù)的當(dāng)前值進(jìn)行實時的顯示。系統(tǒng)監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控主要實現(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)完成實時顯示。實時趨勢與歷史趨勢曲線。實時趨勢曲線可以將系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)以實時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。報警及輸出報表。實施報警功能可完成在測量的同時如發(fā)現(xiàn)有測量結(jié)果超出設(shè)定的報警上下限時立即進(jìn)行報警的功能，并在CRT

8、上顯示報警值及報警點。系統(tǒng)的測量結(jié)果可直接送入EXCEL中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或報表輸出，同時可以將報表打印出來。5 結(jié)束語實踐證明，本次設(shè)計所用的氣動元件與PLC編程對MPS安裝站單元進(jìn)行控制的方案是完全可行的，并且通過電動控制對自動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)軟件實現(xiàn)了實時的數(shù)據(jù)采集、顯示，完成了MPS安裝站單元的實時監(jiān)控與控制功能。本控制系統(tǒng)在實驗室模擬運(yùn)行成功后，效果良好，具有較強(qiáng)的推廣價值和使用價值。參考文獻(xiàn)：2英集斯.工業(yè)自動化/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