西门子模块6ES7223-1BH22-0XA8现货充足

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随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、xy轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。
一四轴联动简易机械手的结构及动作过程
　　机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、xy轴丝杠组（2）、转盘机构（3）、旋转基座（4）等组成。

图1机械手结构图
　　其运动控制方式为：（1）由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手（有光电传感器确定起始0点）；（2）由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿x、y轴移动（有x、y轴限位开关）；（3）可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转（其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成）；（4）旋转基座主要支撑以上3部分；（5）气控机械手的张合由气压控制（充气时机械手抓紧，放气时机械手松开）。
　　其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。
　　步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。
二控制器件选型
　　为达到jingque控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：
1.步进电机及其驱动器
　　机械手纵轴（y轴）和横轴（x轴）选用的是北京四通电机技术有限公司的42byg250c型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.5a。m1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；m2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是sh-20403型，该驱动器采用10～40v直流供电，h桥双极恒相电流驱动，大3a的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40vdc之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3a/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9a到3a以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。
2.伺服电机及其驱动器
　　机械手的旋转动作采用松下伺服电机a系列小惯量msma5aza1g，其额定输出50w、100/200v共用，旋转编码器规格为增量式（脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品v系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有rs-485、rs-232c通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为a系列msda5a3a1a，适用于小惯量电动机。
3.直流电机
　　可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57bl1010h1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的bl-0408驱动器，其采用24～48v直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。
4.旋转编码器
　　在可回旋360°的转盘机构上，安装有omron公司生产的e6a2增量型旋转编码器，编码器将信号传给plc，实现转盘机构的jingque定位。
5.plc的选型
　　根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm2a小型机。cpm2a在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。cpm2a的cpu单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它omronpc和omron可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。
三软件编程
1.软件流程图
　　流程图是plc程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。

图2软件流程图
2.程序部分
　　由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。

图3程序列表
四 结束语
　　四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由plc控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成
　　plc工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中

相关设备和行业：自动读写卡机械

1． 引言
随着生产力的发展和自动化水平的提高，在越来越多的控制系统中需要灵活可靠的微型控制系统。m40dr是v80系列小型plc中的cpu单元，它具有24路输入回路、16路继电器输出回路。具有功能丰富、可靠性高、自我知识产权、自主品牌及本地化服务等特点，目前已被广泛应用于各种控制领域，实现逻辑、步进、数字、模拟量等的自动控制。v80系列plc提供了功能强大的运动控制功能块，可实现灵活的过程控制。本文以自动读卡机系统为例，介绍v80系列plc的脉冲输出功能。

2．脉冲输出功能设置及模式
v80有两路独立的高速脉冲输出接口，每路脉冲输出有两种输出模式可选择，即：pwm模式和pto模式。
2.1 pwm模式
pwm模式是指输出任意占宽比的无限个数的脉冲序列。通过调用pwm设置功能块（pwmset）可以选择脉冲输出工作在pwm模式。
在设置好相关参数后，调用脉冲输出运行功能块（plsrun）就能把新设置好的pwm波形输出去。图1是设置脉冲输出回路1为pwm输出模式的一个例子。

2.2pto模式
pto模式是指输出等占宽比的有限个数的脉冲序列。根据不同的情况又有3种不同的参数设置方式，见表格1。
用户可以根据实际需要选择某种设置模式来设置pto。
在设置好相关参数后，调用脉冲输出运行功能块（plsrun）就能把新设置好的pto波形输出去。下面将结合一个自动读卡机控制系统的案例来具体阐述脉冲输出pto的使用。

3．自动读卡机控制系统的梯形图设计及编程范例
3.1自动读卡机系统简述

自动读卡机系统由上位机、v80-m40dr、两个步进电机及机械系统组成（参见图2）。上位机与plc之间进行通讯，完成对plc的编程，以及命令控制和过程监控，plc用于控制2个步进电机的动作。具体的工艺流程是：上位机发“推卡”命令，plc做出相应的控制，并且由脉冲输出接口1驱动电机1把卡推放到工作台，然后等待上位机进行数据读写处理；接着上位机根据读写情况，发“好卡”或“坏卡”命令，plc由脉冲输出接口2驱动电机2把卡推放到目标位置。要使电机以一个比较“平稳运动”的方式运作，电机应该从一个比较低的速度平稳加速到目标速度，再以目标速度匀速运行一定时间后，然后平稳减速到停止，v80系列plc的pto包络输出方式能很好满足平稳运动的性能要求。本系统中还需配合电机的运动做一些与顺序相关的其它i/o的控制，本系统将采用v80的cam功能块来完成此项任务。
3.2自动读卡机系统编程范例
1）初始化程序
利用扫描标志调用一个子程序，在子程序中初始化脉冲输出参数。参见图3、图4。

图3. 扫描标志调用子程序1

图4.子程序1中初始化电机参数

2）电机的控制

图5.plc判断是否接收到新命令

图6.收到新命令后重启定时器

参见图5、图6。选定一个用户变量单元来（40020）保存每次上位机发来的命令字，并与上一次保存的命令字（40030）做比较，当命令字有变化，则表明有新命令，否则就没有新命令。有新命令时，重启一个定时器（41103）由0开始计数。即开始一个新的控制过程。
图6中，cam功能块的作用是：把定时器（41103）的当前值与一系列用户设定目标值相比较（用户设定目标值的首地址是41200），比较的情况反映在从00065单元开始的目标单元中。
利用cam的输出可以控制电机的重新开始运行或相应的i/o。在已经运行了plsrun功能块后，只要重新设置一下pto设置功能块，就可使脉冲序列再次输出。参见图7。

图7. 电机和io的控制

4． 结束语
该系统通过本身具有的高速脉冲输出功能有效地解决了运动控制配置复杂、开发成本高等问题，在客户中获得良好的评价。v80系列plc以其脉冲输出功能的灵活性及其实用性，使其在以简单运动控制为特征的机械加工领域开拓了广阔的市场空间

而且两种系统的控制方式不同，一种为恒速皮带秤间歇式给料系统，另一种是新上的核子秤。

图1原配料系统结构
　　两种配料系统控制上相对独立，各自有相应的控制室且相距较远，给操作和管理带来了不便。因此，在产品的产量、质量方面都需要得到进一步提高，在现有系统结构不变的条件下，进行自动化改造可以满足上面目的。
本文给出了基于plc并且针对水泥工业上不同种类秤混合配料的控制系统，该系统已经投入使用，实践证明此系统自动化程度高、稳定性好、运行可靠。
2配料控制系统设计
　　本文设计的配料控制系统是双层式结构，类似一个小型的dcs系统。控制系统结构如图2所示。上层是在工业控制计算机上实现监视管理；下层通过plc完成配料及负荷控制。西门子plc中的s7-200系列可以满足多种多样的自动化控制需求。s7-200系列不仅稳定可靠而且还具有紧凑的设计、良好的扩展性、强大的指令，使得其可以近乎完美的满足小规模的控制系统要求。

图2控制系统硬件结构图
　　根据实际现场布局，系统是由2套西门子plcs7-200和一台工控机构成；
　　因为核子秤控制室和皮带秤控制室距离较远，所以之间采用rs485总线进行通讯；
　　因为水泥厂配料系统中数据量较大，实时性要求较高，所以plc采用自由口通讯，自己定义通讯格式；
　　考虑整个配料系统的可靠性和安全性，让s7-200_1作为主站，主要负责7路核子秤的配料控制，让s7-200_2作为从站，负责5路皮带秤的配料控制，上位机作为从站，主要负责生产监控和管理。
3.自由口通信实现
　　s7-200cpu内部集成的ppi通讯接口为用户提供了强大的通讯功能。ppi接口的电气特性为rs485，可在三种方式下工作：
（1）ppi方式
（2）mpi方式
（3）自由通讯口方式
　　本系统采用自由通讯口方式，自由口通讯是通过用户程序可以控制s7-200cpu通讯口的操作模式，利用自由口模式，可以实现用户定义的通讯协议连接多种智能设备。通过使用接受中断、发送中断、发送指令（xmt）和接受指令（rcv），用户程序控制通讯口的操作，通过smb30（通讯口0）允许自由口模式，而且只有在cpu处于run模式时才能允许。当cpu处于stop模式时，自由口通讯停止，通讯口转换成正常的ppi协议操作。ppi通讯协议是西门子专为s7-200系列plc开发的一个通讯协议，可通过普通的两芯屏蔽双绞线电缆进行联网。波特率可选。
　　s7-200使用step-7microwin基本编程软件，因为测点数量较多，功能相对比较复杂，所以程序中大量使用子程序和中断，采用结构化编程。由于plc采用自由口通讯，所以需要用户自己定义数据通讯协议，plc通讯初始化子程序梯形图：
　　上位机软件采用了borland公司出品的基于bbbbbbs平台的软件开发工具c++builder 6.0，作为当前受欢迎的r&d开发工具，c++ builder 6.0具有以下优点：
　　vcl可视组件库是当前为功能完备和高效的bbbbbbs基础类库之一。提供对bbbbbbs系统平台上开发所需的全方位支持。
　　基于c＋＋这样一种面向对象的结构化程序设计语言。带有快速c语言编译器。
　　基于组件设计和可视化的开发环境。
　　基于组件的设计思路，丰富的属性配置和事件驱动的方法提供了快速开发bbbbbbs应用程序的途径。
　　丰富的数据库组件提供对各种不同类型的数据库的全面支持。独具特色的bde数据库引擎提供多种数据库的访问支持。
4 结束语
　　该系统经过现场的运行，结果令人满意，系统显示画面丰富、直观，现场运行可靠，不仅各项指标满足技术要求，同时系统的效益也有很大提高，主要表现在管理成本的降低、岗位的缩减、系统检修周期的延长和检修费用的降低等。
　　另外，随着plc技术水平的提高，其计算能力、响应速度、联网能力、灵活性和可维护性已经达到或超过了传统的dcs，性能价格比有了更大的提高，从而进一步推动了plc控制系统在中小型水泥厂的应用。