機電集成技術(shù)（高級）課件 模塊三 機電集成系統(tǒng)周邊設(shè)備程序開發(fā) 程序功能及結(jié)構(gòu)規(guī)劃

程序功能及結(jié)構(gòu)規(guī)劃——課證融通課程程序功能規(guī)劃1PLC程序結(jié)構(gòu)規(guī)劃21.程序功能規(guī)劃智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺的總控單元配備有2個帶有PROFINET網(wǎng)口的S7-1200系列PLC（后文統(tǒng)稱為PLC1、PLC2）和以太網(wǎng)交換機，執(zhí)行單元單獨配備了一個S7-1200系列的PLC（后文統(tǒng)稱為PLC3）。任務(wù)案例中，僅使用了PLC1，對應(yīng)智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺的通信關(guān)系如圖所示。1.程序功能規(guī)劃1.程序功能規(guī)劃根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)需求進行案例PLC程序的編制，可實現(xiàn)對執(zhí)行單元伺服滑臺的控制、壓裝單元壓裝流程的控制、分揀單元分揀流程的控制，具體控制程序功能如下：（1）執(zhí)行單元伺服滑臺控制程序執(zhí)行單元的PLC程序應(yīng)包含以下基本功能：可以設(shè)定伺服滑臺移動速度、設(shè)定伺服滑臺移動距離、控制伺服滑臺的移動方向（伺服電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）以及伺服滑臺運行模式（自動模式/手動模式）的切換。自動模式下，在指定移動速度和位置后，伺服滑臺按指定速度自動運行到指定位置。手動模式下，可以控制伺服滑臺的移動方向，可以控制伺服滑臺回原點以及實現(xiàn)伺服滑臺運行模式的切換。1.程序功能規(guī)劃在進行PLC程序編寫時，需要根據(jù)智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺電路圖上的硬件I/O信號地址以及實際的編程需求建立相應(yīng)的輸入輸出信號變量表。案例中執(zhí)行單元伺服滑臺控制程序中需使用的PLC輸入輸出信號見表1。硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC輸入執(zhí)行單元PLC3-S71212板載數(shù)字量輸入I0.0滑臺正極限傳感器I0.1滑臺原點I0.2滑臺負極限表1案例工作站執(zhí)行單元伺服滑臺PLC輸入輸出信號表（1）1.程序功能規(guī)劃硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件執(zhí)行單元PLC3-S71212板載數(shù)字量輸入I0.3伺服動作完成伺服驅(qū)動器I0.4伺服準備就緒I0.5伺服報警I8.0~I9.1工業(yè)機器人底座位置ABBIRB120工業(yè)機器人I9.2伺服回原點I9.3伺服正轉(zhuǎn)I9.4伺服反轉(zhuǎn)I9.5伺服定位使能I9.6伺服停止執(zhí)行單元PLC3-S71212板載模擬量輸入IW64速度輸入表2案例工作站執(zhí)行單元伺服滑臺PLC輸入輸出信號表（2）1.程序功能規(guī)劃硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC輸出執(zhí)行單元PLC3-S71212板載數(shù)字量輸出Q0.0伺服脈沖伺服驅(qū)動器Q0.1伺服方向Q0.2伺服復(fù)位Q0.3伺服啟動Q0.4滑臺到位ABBIRB120工業(yè)機器人表3案例工作站執(zhí)行單元伺服滑臺PLC輸入輸出信號表（3）1.程序功能規(guī)劃（2）壓裝單元流程控制程序壓裝單元的PLC程序應(yīng)包含以下基本功能：可以控制壓裝工位（即滑臺）的運動方向和定點目標位置。壓裝單元工位有四個，分別為上料工位（負極限位）、車標位、輪胎位和正極限位。壓裝單元步進電機回到原點時，壓裝工位處于原點位置即正極限位與輪胎位之間的位置。上料工位（負極限位）車標位輪胎位正限位1.程序功能規(guī)劃PLC收到ABB工業(yè)機器人發(fā)送的信號（如ToPDigHubSlide1）后，壓裝滑臺運動至上料工位；PLC接收到ABB工業(yè)機器人發(fā)送的信號（如ToPDigRequestPress）后，控制壓裝單元完成車標的壓裝。完成車標壓裝后，PLC控制壓裝工位運動至壓裝單元的正限位；壓裝工位運動到位后，由PLC發(fā)送允許進入沖壓放料信號至SCARA工業(yè)機器人，SCARA工業(yè)機器人在收到允許進入沖壓放料信號后執(zhí)行輪胎的放料，并在完成放料后發(fā)送沖壓放料完成信號至PLC。1.程序功能規(guī)劃當PLC收到SCARA工業(yè)機器人發(fā)送的沖壓放料完成信號后，控制壓裝工位運動至輪胎壓裝工位完成輪胎的壓裝，完成輪胎壓裝后壓裝工位運動至壓裝單元的正限位；壓裝工位運動到位后，由PLC發(fā)送允許進入沖壓取料信號至SCARA工業(yè)機器人；SCARA工業(yè)機器人接收到允許進入沖壓取料信號后進行輪胎的取料，并在完成取料后發(fā)送沖壓取料完成信號至PLC。在進行PLC程序編寫時，需要根據(jù)案例工作站電路圖上的硬件I/O信號地址以及實際的編程需求建立相應(yīng)的輸入輸出信號變量表。案例壓裝單元PLC輸入輸出信號見表4。1.程序功能規(guī)劃硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1-S71212板載數(shù)字量輸入I100.5步進電機原點壓裝單元步進電機I100.7步進電機報警PLC1數(shù)字量輸入模塊（壓裝No.1-FR1108）I40.0步進輸送產(chǎn)品檢知傳感器I40.1壓裝車標氣缸上到位磁性開關(guān)I40.2壓裝輪胎氣缸上到位磁性開關(guān)I40.3壓力傳感報警測力數(shù)顯儀I40.4步進（壓裝工位）正極限行程開關(guān)I40.5步進（壓裝工位）負極限行程開關(guān)PLC1數(shù)字量輸入模塊（壓裝No.2-FR1108）I41.0壓裝車標氣缸下到位磁性開關(guān)I41.1壓裝輪胎氣缸下到位磁性開關(guān)表4案例工作站壓裝單元PLC輸入輸出信號表(1)1.程序功能規(guī)劃表5案例工作站壓裝單元PLC輸入輸出信號表(2)硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1數(shù)字量輸入模塊（SCARA工業(yè)機器人No.1-FR1108）I50.0沖壓放料完成SCARA工業(yè)機器人I50.1沖壓取料完成PLC輸出PLC1-S71212板載數(shù)字量輸出Q100.4步進電機脈沖（PULSE）壓裝單元步進電機Q100.5步進電機方向（DIR）PLC1數(shù)字量輸出模塊（壓裝No.3-FR2108）Q40.0壓裝車標氣缸下位電磁閥Q40.1壓裝車標氣缸上位Q40.2壓裝輪胎氣缸下位Q40.3壓裝輪胎氣缸上位PLC1數(shù)字量輸出模塊（SCARA工業(yè)機器人No.2-FR2108）Q50.0允許進入沖壓放料SCARA工業(yè)機器人Q50.1允許進入沖壓放料1.程序功能規(guī)劃（3）分揀單元流程控制程序分揀單元的PLC程序應(yīng)包含以下基本功能：分揀單元傳動帶起始端的傳感器檢測到輪胎（輪轂）后，RFID進行車標芯片信息的讀取，分揀單元根據(jù)RFID信息讀取結(jié)果進行分揀。車標芯片對應(yīng)6種車標寫入信息（見表6），PLC對讀取到的車標信息數(shù)值進行對3的取余運算，取余后的結(jié)果值0、1、2分別對應(yīng)分揀單元的1號分揀道口、2號分揀道口和3號分揀道口。1.程序功能規(guī)劃車標名稱車標信息分揀道口號（對3取余）寶馬12奔馳23奧迪31紅旗42比亞迪53吉利61表6車標芯片信息與分揀道口對照表1.程序功能規(guī)劃在手動模式下，可通過觸摸屏（HMI）實現(xiàn)車標芯片信息的讀取和寫入功能，控制傳送帶的啟停等。另外，分揀單元傳送帶的啟動還能由SCARA工業(yè)機器人單元I50.2（即分揀放料完成）觸發(fā)。在進行PLC程序編寫時，需要根據(jù)案例工作站電路圖上的硬件I/O信號地址以及實際的編程需求建立相應(yīng)的輸入輸出信號變量表。案例分揀單元PLC輸入輸出信號見表7。硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC輸入PLC1數(shù)字量輸入模塊（分揀No.1-FR1108）I10.0傳送起始產(chǎn)品檢知光電開關(guān)表7案例工作站分揀單元PLC輸入輸出信號(1)1.程序功能規(guī)劃硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1數(shù)字量輸入模塊（分揀No.1-FR1108）I10.11號分揀傳送帶到位檢知光電開關(guān)I10.22號分揀傳送帶到位檢知I10.33號分揀傳送帶到位檢知I10.41號分揀道口產(chǎn)品檢知I10.52號分揀道口產(chǎn)品檢知I10.63號分揀道口產(chǎn)品檢知I10.71號分揀機構(gòu)推出到位磁性開關(guān)PLC1數(shù)字量輸入模塊（分揀No.2-FR1108）I11.01號分揀機構(gòu)升降到位I11.12號分揀機構(gòu)推出到位I11.22號分揀機構(gòu)升降到位表8案例工作站分揀單元PLC輸入輸出信號(2)1.程序功能規(guī)劃表9案例工作站分揀單元PLC輸入輸出信號(3)硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1數(shù)字量輸入模塊（分揀No.2-FR1108）I11.33號分揀機構(gòu)推出到位磁性開關(guān)I11.43號分揀機構(gòu)升降到位I11.51號分揀道口定位到位I11.62號分揀道口定位到位I11.73號分揀道口定位到位PLC1數(shù)字量輸入模塊（分揀No.3-FR1108）I12.0步進電機故障變頻器PLC輸出PLC1數(shù)字量輸出模塊（分揀No.4-FR2108）Q10.01號分揀機構(gòu)推出氣缸氣缸電磁閥Q10.11號分揀機構(gòu)升降氣缸Q10.22號分揀機構(gòu)推出氣缸Q10.32號分揀機構(gòu)升降氣缸1.程序功能規(guī)劃表10案例工作站分揀單元PLC輸入輸出信號(4)硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1數(shù)字量輸出模塊（分揀No.4-FR2108）Q10.43號分揀機構(gòu)推出氣缸氣缸電磁閥Q10.53號分揀機構(gòu)升降氣缸Q10.61號分揀道口定位氣缸Q10.72號分揀道口定位氣缸PLC1數(shù)字量輸出模塊（分揀No.5-FR2108）Q11.03號分揀道口定位氣缸Q11.1傳送帶驅(qū)動電機啟動變頻電機1.程序功能規(guī)劃（4）SCARA工業(yè)機器人單元輪胎倉位選擇程序SCARA工業(yè)機器人單元（右圖）的PLC程序應(yīng)包含以下基本功能：將在人機交互界面選擇的取輪胎倉位信息反饋給四軸工業(yè)機器人。在進行PLC程序編寫時，需要根據(jù)案例工作站電路圖上的硬件I/O信號地址以及實際的編程需求建立相應(yīng)的輸入輸出信號變量表。案例工作站SCARA工業(yè)機器人單元PLC輸入輸出信號見表11。導(dǎo)錐輪胎1輪胎2輪胎3輪胎4輪胎5輪胎6四軸工業(yè)機器人1.程序功能規(guī)劃表11案例工作站SCARA工業(yè)機器人單元PLC輸入輸出信號(1)硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC輸入PLC1數(shù)字量輸入模塊（SCARA工業(yè)機器人No.1FR1118）I50.0沖壓放料完成SCARA工業(yè)機器人I50.1沖壓取料完成I50.2分揀放料完成I50.3CCD檢測結(jié)果PLC輸出PLC1數(shù)字量輸出模塊（SCARA工業(yè)機器人No.2FR2108）Q50.0允許進入沖壓放料SCARA工業(yè)機器人Q50.1允許進入沖壓取料1.程序功能規(guī)劃表12案例工作站SCARA工業(yè)機器人單元PLC輸入輸出信號(2)硬件設(shè)備PLCIO點信號名稱（功能描述）對應(yīng)硬件PLC1數(shù)字量輸出模塊（SCARA工業(yè)機器人No.2FR2108）Q50.2取輪胎的倉位（值為0時，取輪胎1；值為1時，取輪胎2；值為2時，取輪胎3；值為3時，取輪胎4；值為4時，取輪胎5；值為5時，取輪胎6。）SCARA工業(yè)機器人Q50.3Q50.4Q50.5暫停SCARA工業(yè)機器人程序2.

PLC程序結(jié)構(gòu)規(guī)劃根據(jù)案例工業(yè)機器人集成系統(tǒng)中PLC與外部設(shè)備的通信關(guān)系以及控制流程要求，規(guī)劃PLC程序的結(jié)構(gòu)如圖所示?？刂疲ㄖ鳎┏绦驁?zhí)行單元功能模塊程序壓裝單元功能模塊程序分揀單元功能模塊程序SCARA工業(yè)機器人單元功能模塊程序案例工業(yè)機器人集成系統(tǒng)中使用的PLC均是S7-1200系列的CPU，在進行PLC程序的編制過程中推薦采用結(jié)