基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC自動裝配系統(tǒng)研制

王冠英（中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司,沈陽　110000）

基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC自動裝配系統(tǒng)研制

王冠英
（中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司,沈陽110000）

摘要：PROFIBUS是一種用于工業(yè)級監(jiān)控和設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的過程現(xiàn)場總線。它可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信.本文主要開發(fā)和設(shè)計了一套基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC自動裝配系統(tǒng)。自動裝配系統(tǒng)由工位轉(zhuǎn)盤等組成。實現(xiàn)自動送料、裝配、倉儲（合格品入合格出口）。采用S7-300系列PLC作為控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集，PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)自動裝配系統(tǒng)主站和從站的聯(lián)網(wǎng)通訊。

關(guān)鍵詞：PROFIBUS;PLC;現(xiàn)場總線;自動裝配系統(tǒng);主站;從站

1　自動裝配系統(tǒng)控制方案總體設(shè)計

在器件工件基底上放置三個不同的配件，用工位轉(zhuǎn)盤輪流操作的方式進行配件疊加放置，然后檢驗測試產(chǎn)品是否合格，合格品從合格品通道傳送到下一工序，不合格品從不合格品通道送出收集。

需要考慮的問題：

（1）啟動初期，工位轉(zhuǎn)盤上沒有配件，需先放上配件1、2、3，再開始裝配元件；（2）按下停止按鈕時，工位轉(zhuǎn)盤上剩下的工件需依次裝配完成再停下；（3）遇到緊急情況需要急停，可以做斷電處理。

首先，工件基底從1號工位推出，基底隨轉(zhuǎn)盤先后轉(zhuǎn)到2、3、4位時，各工位分別推出配件1、2、3，裝配好的器件到達5號工位進行檢測，檢測合格的，器件從5號位推出，否則作為不合格器件運轉(zhuǎn)到6號位推出。

本自動裝配系統(tǒng)機構(gòu)采用PLC，系統(tǒng)主站從站采用西門子系列S7-300。機構(gòu)通過PROFIBUS現(xiàn)場總線串行連接，自動實現(xiàn)產(chǎn)品裝配動作。機構(gòu)間通信采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，并通過其硬件及軟件將自動裝配系統(tǒng)機構(gòu)連接起來。配備多種傳感器等信號采集器來監(jiān)視系統(tǒng)中每一執(zhí)行機構(gòu)的運行情況，經(jīng)判斷后發(fā)出下一步的執(zhí)行指令。人機界面用來顯示系統(tǒng)的運行情況、運行記錄，以及用來由操作者向系統(tǒng)發(fā)指令?？傮w設(shè)計方案分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分，是以S7-300系列PLC來進行控制和數(shù)據(jù)的處理與傳輸，同時配以響應(yīng)硬件電路來控制轉(zhuǎn)盤動作，來實現(xiàn)裝配機構(gòu)的全自動運行。

2　設(shè)計步驟

（1）I/0設(shè)備選擇：根據(jù)用戶要求，確定系統(tǒng)所需輸入，輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、開關(guān)、傳感器等。常用的輸出設(shè)備有繼電器、觸器等;（2）根據(jù)I/O點數(shù)選型PLC;（3）分配I/0點，分配PLC的輸人輸出點，編制端子接線圖;（4）設(shè)計本自動裝配系統(tǒng)的梯形圖，設(shè)計梯形圖程序（整個系統(tǒng)的核心）;（5）將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)更加完善;（6）裝配系統(tǒng)整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計;（7）進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，直至調(diào)試成功。

3　各工作機構(gòu)控制部件組成

（1）放置機構(gòu)控制部件:斷路器、直流電源、可編程控制器：采用西門子S7-300系列的組合式PLC、脈沖過濾器、啟動停止按鈕。（2）裝配機構(gòu)控制部件：斷路器、直流電源、可編程控制器：采用西門子S7-300系列PLC、脈沖過濾器、啟動停止按鈕。（3）存儲機構(gòu)控制部件：斷路器、直流電源、可編程控制器采用西門子S7-300系列、啟動停止按鈕。

4　PLC　程序設(shè)計

（1）按下啟動按鈕后，開始往轉(zhuǎn)盤上裝配件1、2、2，Q0.1-Q0.3順序亮；（2）待配件裝上后，整個裝配流水線開始工作，推出工件基底，順序裝上配件1、2、3，并判斷是否合格。整個過程是并行運行的，即當(dāng)工件基底在裝配件1的同時，Q0.0推出下一基底。

設(shè)計主站過程控制的塊包括OB、FC、SFB等，DB數(shù)據(jù)塊存儲的是全局?jǐn)?shù)據(jù)，所有的FC、FB或OB都可以從共享數(shù)據(jù)塊中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入共享數(shù)據(jù)塊。

本自動裝配系統(tǒng)采用WinCC組態(tài)軟件開發(fā)實現(xiàn)。首先用一個圓盤來代替轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上有6個出口，從最底下那個開始逆時針方向，分別代表工件基底，配件1、配件2、配件3、合格出口、不合格出口。當(dāng)系統(tǒng)開始運行時，我們可以從畫面上看到工件在轉(zhuǎn)盤上的傳輸過程。另外，在轉(zhuǎn)盤旁邊還有一個指示燈，用于顯示產(chǎn)品合格與否的判斷結(jié)果。

5　結(jié)束語

本文探討了自動裝配系統(tǒng)的研制。本實物設(shè)備正常運行時基本達到可靠性控制要求。系統(tǒng)由工位轉(zhuǎn)盤等組成；可以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的傳送物料放置，產(chǎn)品裝配效果較好，成品定位精度達到預(yù)期的設(shè)定要求；主從站通訊性能較好，沒有信息延遲產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]吳衛(wèi)榮.傳感器與PLC技術(shù)[M].中國輕工業(yè)出版社，2010.

[2]SIEMENSSIMATICS7-300可編程控制器安裝手冊[Z].2002.

[3]西門子（中國）有限公司.SIMATICHMIWINCC系統(tǒng)描述版本5.0[Z].2002.

[4]Siemens.WinCC組態(tài)手冊[K].

[5]周美蘭.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2003.