朱燕青，謝佩寧，賀紅祥

（上海電機(jī)學(xué)院，上?！?01306）

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基于S7-300的物流供應(yīng)線故障自動(dòng)判斷

朱燕青，謝佩寧，賀紅祥

（上海電機(jī)學(xué)院，上海201306）

摘要：運(yùn)用西門子S7-300PLC的邏輯判斷功能、設(shè)計(jì)并調(diào)試了流水線的故障判斷程序。實(shí)現(xiàn)了流線設(shè)備之間的順序啟動(dòng)、停機(jī)、故障診斷。

關(guān)鍵詞：流水線故障判斷、PLC、邏輯判斷、觸發(fā)器

1　項(xiàng)目的背景

目前，汽車及機(jī)電行業(yè)的許多企業(yè)的生產(chǎn)線逐步向全自動(dòng)化方向發(fā)展，如圖1所示為某型號(hào)電纜生產(chǎn)自動(dòng)生產(chǎn)線。生產(chǎn)線分3個(gè)工位，工位1剝線機(jī)、工位2對(duì)位機(jī)、工位3壓機(jī)。生產(chǎn)線的工藝由電纜支架供料，電纜剝線機(jī)將電纜按照一定的要求剝?nèi)ソ^緣層，機(jī)器人將電纜從剝線機(jī)上取出放入對(duì)位機(jī)上，進(jìn)行附加零件的安裝、壓緊等加工。轉(zhuǎn)接機(jī)器人將安裝好附件的電纜線送入壓機(jī)中。由壓機(jī)將附件壓成型，整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程采用全自動(dòng)方式進(jìn)行。電纜的流動(dòng)采用機(jī)器人供料并完成相應(yīng)的加工對(duì)位工作。

圖1　電纜加工生產(chǎn)線流程圖

電纜在規(guī)定的設(shè)備上進(jìn)行加工，加工后的工件由機(jī)器人夾持到后續(xù)設(shè)備，共經(jīng)過了3個(gè)工位，在3個(gè)工位之間啟用了2個(gè)機(jī)器人。使用S7-300PLC作為控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化生產(chǎn)方式。

相對(duì)于由人工操作的生產(chǎn)線來說，自動(dòng)化生產(chǎn)線的故障識(shí)別及處理是比較困難的。本文采取了由單個(gè)工位、機(jī)器人的控制繼電器的導(dǎo)通狀態(tài)作為故障點(diǎn)的判斷依據(jù)。利用繼電器上的常開觸點(diǎn)來控制設(shè)備的開、停。當(dāng)加工機(jī)床、機(jī)器人等設(shè)備的控制繼電器的常開觸點(diǎn)不導(dǎo)通時(shí)、該設(shè)備停機(jī)。控制繼電器的常閉觸點(diǎn)與S7-300PLC的輸入端連接、將該信號(hào)輸入程序中的SR觸發(fā)器、輸出輸入電路的繼電器的通斷狀態(tài)就可以形成邏輯判斷。

（1）正常啟動(dòng)時(shí)：各級(jí)工位的設(shè)備和機(jī)器人電機(jī)按電纜的流動(dòng)方向逆向啟動(dòng)，壓機(jī)先啟動(dòng)，5秒后轉(zhuǎn)接機(jī)器人啟動(dòng)，5秒后對(duì)位機(jī)啟動(dòng)，5秒后搬運(yùn)機(jī)器人啟動(dòng)，5秒鐘后電纜剝線機(jī)啟動(dòng)。

（2）正常停止時(shí)：多級(jí)輸送帶按電纜的流動(dòng)方向順向逐步停機(jī)。

（3）發(fā)生故障時(shí)：故障點(diǎn)的狀態(tài)關(guān)閉當(dāng)前設(shè)備，在故障點(diǎn)的之前的機(jī)床設(shè)備、機(jī)器人等應(yīng)立即停機(jī)并報(bào)警，故障點(diǎn)之后的機(jī)床設(shè)備、機(jī)器人可繼續(xù)運(yùn)行。此時(shí)如果按下停止按鈕、故障點(diǎn)之后的機(jī)床設(shè)備、機(jī)器人按零件流動(dòng)方向逐步停機(jī)。

2　項(xiàng)目的實(shí)施方案

整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的流動(dòng)由西門子PLC產(chǎn)品S7-300-313C 2DP進(jìn)行控制，利用置位指令、復(fù)位指令、SR觸發(fā)器及定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)上述工藝過程。最后一級(jí)的置位信號(hào)由啟動(dòng)按鈕驅(qū)動(dòng)、其余的設(shè)備與輸送帶的置位信號(hào)由由其后一級(jí)的狀態(tài)信號(hào)、啟動(dòng)標(biāo)志及延時(shí)器驅(qū)動(dòng)。第一級(jí)的復(fù)位信號(hào)由停止按鈕驅(qū)動(dòng)，其余各設(shè)備及輸送帶的復(fù)位信號(hào)則由前一級(jí)的狀態(tài)信號(hào)、停止標(biāo)志及延時(shí)停機(jī)定時(shí)器驅(qū)動(dòng)。故障情況下，故障點(diǎn)之前的各級(jí)復(fù)信號(hào)則由故障點(diǎn)的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)，故障點(diǎn)之后的各級(jí)的復(fù)位信號(hào)則由停止標(biāo)志、前一級(jí)的狀態(tài)信號(hào)及延時(shí)停機(jī)定時(shí)器驅(qū)動(dòng)。

3　程序的設(shè)計(jì)

STEP7作為西門子全集成自動(dòng)化的軟件平臺(tái)、具有方便、快捷、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。為此，設(shè)計(jì)了開機(jī)程序、關(guān)機(jī)程序，以及開機(jī)后所有設(shè)備逆向啟動(dòng)，從最后一臺(tái)的對(duì)位機(jī)開始工作，然后逐步向第一臺(tái)設(shè)備壓機(jī)過渡。這樣的優(yōu)點(diǎn)是保證一旦工件放入后，可以順利進(jìn)行工作。關(guān)機(jī)順序則安排物流的第一臺(tái)設(shè)備先停、順序向后逐步停機(jī)。圖2為繼電器接線圖，圖3 PLC輸入輸出電路，表1PLC輸入輸出電路端口地址表。

圖2　繼電器接線圖

圖3　PLC輸入輸出電路

當(dāng)開機(jī)按鈕按下，I1.0信號(hào)導(dǎo)通、M20.0開機(jī)狀態(tài)標(biāo)志導(dǎo)通。通過M1.0觸發(fā)器使得Q5導(dǎo)通，此時(shí)A5線圈得電、該線圈的常開觸點(diǎn)啟動(dòng)流水線上的壓機(jī)工作。時(shí)間繼電器T3的導(dǎo)通條件是I0.3的信號(hào)的輸入和M1信號(hào)，而此時(shí)由于K3處于常閉狀態(tài)所以T3導(dǎo)通、5秒鐘后通過M1.1啟動(dòng)Q4、使得轉(zhuǎn)接機(jī)器人的控制繼電器線圈A4得電、通過該線圈得常開觸點(diǎn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)接機(jī)器人工作。用這樣得方法使得逆向啟動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。依次類推通過5個(gè)SR觸發(fā)器使得整個(gè)流水線實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的逆向啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)間可以通過調(diào)整時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)流水線經(jīng)過T10時(shí)間、全部啟動(dòng)成功正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)某出現(xiàn)故障、該設(shè)備比如轉(zhuǎn)接機(jī)器人停機(jī)、此時(shí)K4的常閉觸點(diǎn)會(huì)將信號(hào)送入I0.4、觸發(fā)器M1.1的R端口得電后便將Q5復(fù)位。實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)判斷與控制停機(jī)過程。

表1　PLC輸入輸出電路端口地址表

4　結(jié)語

本文以PLC作為自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)、運(yùn)用西門子S7系列突出的性能設(shè)計(jì)了有關(guān)程序，并在實(shí)際自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行了調(diào)試、取得了良好的效果。當(dāng)流水線上設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)可以立即做出判斷并輸出有關(guān)信號(hào)、達(dá)到了取代流水線上人工監(jiān)控的目的。

The Automatic Judgment of Pipeline Fault Based on S7-300

ZHU Yan-qing，XIE Pei-ning，HE Hong-xiang
（Shanghai Dianji University，Shanghai 201100，China）

Abstract:This paper uses the logic judgment function of Siemens S7-300PLC to design and test the pipeline fault diagnosis program，and realizes the sequence starting，halt and fault diagnosis between pipeline equipment.

Key Words:pipeline fault diagnosis；PLC；logic judgment；trigger

作者簡介：朱燕青，男，教師，高級(jí)工程師，主要研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)。

收稿日期：2016-01-06

中圖分類號(hào)：TP211+.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）01-0057-02