·188·内燃机与配件基于S7-300PLC的机械手自动搬运系统控制研究秦萍（宁夏工商职业技术学院，银川750021）摘要院机械手自动搬运系统是现代自动化控制系统的重要组成部分，可以大大提高自动化生产效率。随着自动控制精度越来越高，对机械手行走位置精准控制显得尤为重要。本文介绍了基于S7-300PLC的机械手自动搬运系统的组成，控制机械手行走的步进电机及驱动器优点及程序控制方法，以及应用顺序功能图语言GRAPH进行系统自动运行控制的程序设计方法。应用GRAPH语言设计周期短。使用了工作过程中工作状态、使程序更加简编程，程序结构清晰、调试方便，配合顺序功能图设计，位置等识别的标志位，提出了解决方法。单明了。对系统调试过程中出现的问题进行分析，关键词院S7-300PLC；步进电机；GRAPH；标志位0引言在自动化控制系统中，设备常用的传动方式有电气传本系统中应用了电动、气压传动和液压传动等几种方式，电气传动是机械设备的主要气传动和气压传动两种方式。电能的获得和转换比较经传动形式，因为电机类型众多，操作和控制容易，且易于实现自济，传输和分配比较便利，动与远程控制。本系统中采用的是两相混合式步进电机控制机械手的行走，用气压传动实现机械手的升降、左右转动及抓取等功能。1机械手自动搬运系统组成机械手升设计的机械手自动搬运系统包括步进电机、机降气缸、旋转气缸和气爪气缸，机械手结构如图1所示。也可以完成左右旋转动作，气爪完成械手可以直线行走，物料的抓取即及放料动作，升降大气缸可以完成将工件放入两层的立体仓库任务，小气缸升降可以完成气爪靠近物进行物料抓取或放料。在机械手两侧分别模料取放位置，配拟设置了传送带末端、热处理单元以和立体仓库位置，可合机械手完成自动搬运工作任务。系统设计有触摸屏，以方便的在触摸屏上操作，进行系统的调试。2硬件设备选择PLC控制器选择的是S7-300PLC紧凑型CPU，314C-2PN/DP，可以应用SiemensTIAPortal软件GRAPH语言该PLC带有PN/DP接口，直接进行顺序功能图设计，可以方便的选择通讯方式。触摸屏选择的是西门子TP700型彩色触摸屏。机械手的直线行走控制选用的是两相混合式步进电机，步距角为1.8毅。步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的电磁机械装置，每输入一个电脉冲信号，无漂移和无积累电机就转动一个角度，具有定位精度高、定位误差等优点。两相混合式步进电机综合了反应式和永要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要基金项目院2016年宁夏回族自治区创新创业教育教学改革研究项目“基于西门子先进自动化设备的自动化生产线装（项目号：调与维护一体化教学改革研究”NXSC2016-工业控制技能35；项目主持人：秦萍）阶段性研究成果；大师工作室项目阶段性研究成果。（1967-）作者简介院秦萍，宁夏工商职业技术学院教师，高级工程师，副教授，主要从事电气自动化技术专业教学与研究工作。1-机械手前行限位接近开关；2-步进电机；3-光杠；4-机械手原点传感器；5-气爪气缸；6-旋转气缸；7-升降大气缸；8-升降小气缸图1机械手结构转子上采用永磁材料，磁式的优点，定子上有多相绕组、转选择的步进电子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。机驱动器驱动方式为恒流PWM，最大到64细分，配上细分驱动器后其步距角最小可达到1.8毅/64。采用细分驱动技术可以大大提高步进电机的步距分辨率，减少转矩波动，降低运行噪声。机械手的气压传动部分选用了三个双作用气缸，分别实现机械手的左右转动，大气缸的升降运动、气爪的夹紧和松开动作，机械手升降小气缸采用的是单作用气缸。气其余三个气缸中除了气爪气缸上安装1只限位传感器外，用于气缸动作位置的检测。缸上都安装了两只限位传感器，3程序设计程序设计分为组态设计和PLC程序设计，组态设计手动测试界面和自动搬运界面。程序采用模块化结构，包手动测试块、取放料块和自动括Main、步进电机控制块、自动运行块五部分，下面分别介绍其中的步进电机控制、运行块和取放料块程序。3.1主要地址分配主要地址分配如表1所示。3.2步进电机控制程序块步进电机的控制用PLC的脉宽调制，314C-2PN/DPCPU能输出可调脉宽的点是固定的：Q0.0接脉冲，Q0.1接方向；由于使用脉宽调制来控制步进电机，PLC对步进电机发出的脉冲数量需要使用高速计数器进行记录，所以将脉冲和方向信号再分别接回PLC的输入端；PLC可用于InternalCombustionEngine&Parts表1主要地址分配输入地址序号123456789101112地址I0.0I0.1I0.2I0.3I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I2.0I2.1备注启动按钮停止按钮左转限位传感器右转限位传感器大气缸上升限位传感器大气缸下降限位传感器方式选择开关（手动/自动）小气缸上升限位传感器小气缸下降限位传感器气爪夹紧限位传感器机械手前行限位机械手原点序号123456789地址Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0输出地址备注脉冲信号方向信号左转驱动线圈右转驱动线圈大气缸上升驱动线圈大气缸下降驱动线圈气爪松开驱动线圈气爪夹紧驱动线圈小气缸下降驱动线圈序号123456789101112地址M20.0M20.1M20.2M20.4M20.5M20.6M20.7MD100MD104MD108MD112标志位·189·备注行走到位标志去传送带末端去热处理单元去仓库1#位取料标志放料标志取放料完成计数当前值目标值目标值下限目标值上限高速计数的输入点也是固定的，系统采用了通道2来实现所以将Q0.0接至I0.6，高速计数，Q0.1接至I0.7。在此程序块中主要应用指令寅工艺寅300C下的脉冲和CONNT指令，另外将测试出的需要定位的位置的脉冲（M20.1耀M20.4）数通过标志位送到目标值MD104，在后面图2为步进电的程序设计中只需应用位置的标志位即可。机控制程序块部分程序。3.3自动运行程序块（GRAPH语言编程）工作方式转换开关打在自动运行位置（此时I0.7的信系统处于初号指示灯亮），机械手进入自动运行工作状态。自动始状态时，按下启动按钮，机械手搬运系统自动运行。运行工作流程：机械手复位寅机械手行走到传送带末端寅取料寅行走到热处理单元寅机械手左转寅放料寅热处理（10s）寅取料寅行走到1号库位寅放料寅右转寅机械手行依次循环。走到传送带末端，取下一个物料，自动运行工作采用GRAPH语言编写程序，流程步骤较多，能充分体现程序流程步骤清晰，出顺序设计方法的优点：不需要考虑程序调试、修改方便，调试时间输出继电器间的互锁关系，短效率高。上述自动运行流程中取料动作包括了：机械手小气缸放下降并保持寅气爪夹紧并保持寅小气缸上升三个动作，料动作包括了：机械手小气缸下降并保持寅气爪松开寅小放料动作在自动化的生产过程气缸上升三个动作，取料、会中机械手需要多次执行，如果采用单序列顺序功能图，导致程序步数过多，流程图过长，给调试工作带来不便。因此将取放料动作单独设计了取放料程序块，如图4所示。在机械手自动运行顺序图中根据情况设置调用标志位（M20.5或M20.6）即可，完成取放料动作流程后，输出取放料完成标志位M20.7，自动进入下一步程序的执行，减少机械手自动搬运顺序图如了程序的步数，程序更为简洁，图3所示。3.4取放料程序块取放料顺序如图4所示。图2步进电机程序块部分程序3.5标志位在程序设计中的应用件，使用标志位时，应及时添加到PLC变量表中，并注明在程序设计中，设置了取料、放料、取放料完成标志，标志位含义，避免混淆。以及机械手行走位置等标识，用于GRAPH顺序图设计，4系统调试过程中出现的问题及解决方法方便程序流程的控制。PLC程序设计中会使用大量的软元4.1脉冲计数方向相反·190·图3机械手自动搬运顺序图图4取放料顺序图机械手复位回到原点处，开始向前行走时，脉冲计数当前值MD100为递减计数。在编程时一般习惯于距离增大，脉冲数增大，脉冲计数方向相反在机械手自动搬运运行中判断运行方向时会带来不便。解决的方法：300PLC2进行硬件组态时，在计数寅属性寅常规下将通道在对S7-现了当前值的“信号评估”MD100下勾选在机械手前行时递增计数，后退时递“计数方向反向”，如图5所示。实减计数。4.2机械手行走到指定位置停止时出现抖动现象机械手的行走由步进电机控制，步进电机的运行控制脉冲信号来自PLC的高速脉冲信号，在顺序图执行中，出现当前值与目标值间反复有偏差，导致机械手不断调整方向，出现抖动现象。解决方法：在程序中目标值的设定从一内燃机与配件图5脉冲计数反向设置个点变成一个带，目标值上限MD112=MD104+2，目标值下限MD108=MD104-2，只要当前值MD100在目标带范围内即目标值下限臆当前值臆目标值上限，机械手即平稳停止，解决了机械手行走到位停止时抖动问题。4.3机械手行走到位判断条件较长机械手自动搬运流程中，机械手需要在不同位置间行走，进行物料的搬运。机械手行走到指定位置的判断条件为当前值MD100用，输入时比较繁琐。解决方法：串联MD100MD100臆MD112介于目标值上下限之间，即，这个判断条件需要多次使MD108臆在MAIN主函数的LAD程GRAPH序中，放入一个机械手行走MD100臆MD112程序中统一用到位标志位M20.0,在即可，如图M20.06所示。代替MD108臆MD100串联图6机械手行走到位标志位4.4程序执行过程中出现跳过某个行走位置步现象通过查看程序监控，发现当机械手上一步行走到位置后，行走到位标志M20.0线圈得电，并开始执行该步的相应动作。动作完成后，需要先行走到下一步的指定位置，在顺序功能图的步中会让去该位置的标志位线圈得电，此时在步进电机控制块程序中给目标值MD104修改赋值的指令还未扫描执行到，因此机械手行走到位标志位依然有效，就跳过了行走到下一个位置步骤，直接执行到达下一个位置后做的具体动作了。解决方法：在自动运行顺序功能图中，在控制机械手行走的步中加入一个延时2S的动作，延时2秒后再判断机械手是否行走到位。保证了目标值MD104被修改，且机械手开始行走，原先的机械手行走到位标志位失效。等机械手行走到新的指定位置时，机械手行走到位标志位重新有效，机械手行走到新指定位置时停止，开始执行到达该位置时的动作。4.5机械手只能一个方向行走将方式选择开关打到手动测试方式，分别按下前行按钮和后退按钮，程序监控中观察到方向控制信号Q0.1的线圈状态发生了变化，但是机械手始终向一个方向行走。原因是PLC在硬件组态时，DI/DO默认的起始地址都是136，忘记修改为“0”；而程序中使用的是起始地址是Q0.10”，方向信号为在变化，但是机械手只能一个方向行走。Q0.1。因此尽管监控中看到方向信号“InternalCombustionEngine&Parts·191·机械设备安装过程中的质量控制要点分析杨乾熙南阳473000）（南阳农业职业学院，而做好项目开发管理工作，则必须要摘要院在市场经济背景下，中国各项建设事业取得了飞速发展，工程建设项目也在不断增加，因此，为其提供完善的机械设备支撑，加强机械设备安装过程中的质量控制也颇为重要。从整体上分析，机械设备安装过程分为四步，安装过程中的细节控制，分别是机械设备的安装前期准备工作，安装后的调试运转，安装完毕的验收工作。关键词院机械设备；安装过程；质量控制要点0引言机械设备是确保工程项目正常开展的重要劳动手段和物质技术保障，其技术状态的好坏不仅直接影响项目开发质量和成本水平，而且关系到工作人员的劳动安全、工作效率，最终影响到工程企业的竞争能力和经济效益。简而言之，提升项目开发效益，促进工程企业的良好发展，必须加强机械设备安装过程中的质量控制要点。1做好机械设备的安装前期准备工作首先要做加强机械设备安装过程中的质量控制要点，该好机械设备的安装前期准备工作，从微观视角来分析，项工作分为以下五步流程：第一，做好螺旋栓的放松安置工作。一般来讲，螺旋栓具有自锁性的特征，在常温状况下和相对良好的环境中，螺旋栓的连接也非常稳固。可是，一旦螺旋栓受到交变荷载与剧烈的冲击振动，螺旋栓的自锁性就会受到破坏，因此，必须做好螺旋栓的放松安置工作。第二，做好设备找正工作。该项工作特指在为机械设备设计纵横中心线的基础上对正中位线，没有正式安装设提前预测机械设备备之前，要设计好机械设备的布置图，将来的检修区，并绘制完善的中心标板与基准点的布置需要在布置图中标注好中心标板和基准点的数图，同时，其次，保证机字编号与位置。要埋设好基准点和中心标板，械设备在安装调整后能科学使用。再次，为了全面了解机械设备基础的所有沉降状况，就要立足于整个设备机组的并按照标基础以及主设备附近所埋设的基础沉降观测点，可以根据具准的设计规范与说明书来埋设基准点。另外，要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要（1983-）助教，硕士，作者简介院杨乾熙，男，河南南阳人，研究方向为机电一体化。体情况使用几何作图法为机械设备的加工面设计中心点。第三，做好设备检查工作与质检工作。工作人员应该认真核查这些零及时清点机械设备所需要的零件与附件，同时，要做好核查件与附件是否存在磨损或者锈蚀问题，齐全。记录，查看说明书与零件出厂合作证是否标准、除此之外，在主要设备材料进场之时，必须附带检验报告和出就必须经过设计部门厂合格证。如果遇到材料代用现象，认可之后方能使用。键是重第四，优化键连接工艺。对于机械设备来讲，要零件设备，因此，在安装机械设备之前，必须做好键连接工作。在此工作中，技术人第五，做好预埋螺栓的验证工作。员应注意科学验证预埋螺栓的标准高度是否符合标准规确保其表面的清洁度是格，严格测量它们的长度与螺纹，中心位置和否合格。此外，要严格检查脚螺栓的顶部标高、垂直度，并维持螺母和螺纹的完好无损。2加强机械设备安装过程中的细节控制处理好机械设备安装过程中的细节控制工作，首先要是一种可以通过各种操科学设计离合器，所谓的“离合器”在机械设备运行过程中，要根据工作的需要使两纵方式，机械设备的主离合器轴分离或者结合的装置。一般来讲，双片或者多片等形式。在主要是采用摩擦离合器，有单片、安装离合器时，要注意发挥该部件的功能，简而言之，离合便于变速箱换挡。器有以下五大功能：淤临时切断动力，于使机械设备平稳起步不产生冲击力。盂便于发动机在完全可以防无载的情况下启动。榆通过摩擦主离合器的打滑，使止传动系零件过载。虞通过对主离合器的半联动操纵，机械微动或者慢动。等识别的标志位，使程序更加简单明了。该机械手自动搬系统运行可运系统经过安装调试，具有位置控制精度高，靠的优点。参考文献院林立仁援基于PLC气动式机械手控制系统的[1]袁清珂，赵冲，设计与开发[允]援仪表技术与传感器，2015（11）：59原61援[2]章宇.实现工业控制编程的安全性[J].自动化博览，2008-05-15.[3]徐帅援基于PLC的气动搬运机械手控制系统[J]援仪表技术与传感器，2016（9）：75-78援[4]齐继阳，吴倩，何文灿援基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统设计[J].液压与气动，2013（4）：19-22援解决方法：PLC硬件组态中的DI/DO起始地址应与程保序中输入继电器I、输出继电器Q的起始地址相一致，证程序的正确执行。5结束语本系统采用S7-300PLC，控制混合式步进电机实现了通过控制三个双作用气缸和一机械手行走精确位置控制，升降、个单作用气缸组成实现了机械手的转动、抓取及放料功能。系统设计了手动测试和自动搬运两种工作方式，可通过工作方式转换开关进行选择。程序设计中采用设计周期短。GRAPH编程语言，程序结构清晰调试方便、使用了工作过程中工作状态、位置配合顺序功能图设计，