基于S7-300的物流供應線故障自動判斷

朱燕青，謝佩寧，賀紅祥

（上海電機學院，上海　201306）

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基于S7-300的物流供應線故障自動判斷

朱燕青，謝佩寧，賀紅祥

（上海電機學院，上海201306）

摘要：運用西門子S7-300PLC的邏輯判斷功能、設計并調試了流水線的故障判斷程序。實現了流線設備之間的順序啟動、停機、故障診斷。

關鍵詞：流水線故障判斷、PLC、邏輯判斷、觸發器

1　項目的背景

目前，汽車及機電行業的許多企業的生產線逐步向全自動化方向發展，如圖1所示為某型號電纜生產自動生產線。生產線分3個工位，工位1剝線機、工位2對位機、工位3壓機。生產線的工藝由電纜支架供料，電纜剝線機將電纜按照一定的要求剝去絕緣層，機器人將電纜從剝線機上取出放入對位機上，進行附加零件的安裝、壓緊等加工。轉接機器人將安裝好附件的電纜線送入壓機中。由壓機將附件壓成型，整個產品的生產過程采用全自動方式進行。電纜的流動采用機器人供料并完成相應的加工對位工作。

圖1　電纜加工生產線流程圖

電纜在規定的設備上進行加工，加工后的工件由機器人夾持到后續設備，共經過了3個工位，在3個工位之間啟用了2個機器人。使用S7-300PLC作為控制系統，實現了全自動化生產方式。

相對于由人工操作的生產線來說，自動化生產線的故障識別及處理是比較困難的。本文采取了由單個工位、機器人的控制繼電器的導通狀態作為故障點的判斷依據。利用繼電器上的常開觸點來控制設備的開、停。當加工機床、機器人等設備的控制繼電器的常開觸點不導通時、該設備停機。控制繼電器的常閉觸點與S7-300PLC的輸入端連接、將該信號輸入程序中的SR觸發器、輸出輸入電路的繼電器的通斷狀態就可以形成邏輯判斷。

（1）正常啟動時：各級工位的設備和機器人電機按電纜的流動方向逆向啟動，壓機先啟動，5秒后轉接機器人啟動，5秒后對位機啟動，5秒后搬運機器人啟動，5秒鐘后電纜剝線機啟動。

（2）正常停止時：多級輸送帶按電纜的流動方向順向逐步停機。

（3）發生故障時：故障點的狀態關閉當前設備，在故障點的之前的機床設備、機器人等應立即停機并報警，故障點之后的機床設備、機器人可繼續運行。此時如果按下停止按鈕、故障點之后的機床設備、機器人按零件流動方向逐步停機。

2　項目的實施方案

整個自動生產線的流動由西門子PLC產品S7-300-313C 2DP進行控制，利用置位指令、復位指令、SR觸發器及定時器來實現上述工藝過程。最后一級的置位信號由啟動按鈕驅動、其余的設備與輸送帶的置位信號由由其后一級的狀態信號、啟動標志及延時器驅動。第一級的復位信號由停止按鈕驅動，其余各設備及輸送帶的復位信號則由前一級的狀態信號、停止標志及延時停機定時器驅動。故障情況下，故障點之前的各級復信號則由故障點的狀態驅動，故障點之后的各級的復位信號則由停止標志、前一級的狀態信號及延時停機定時器驅動。

3　程序的設計

STEP7作為西門子全集成自動化的軟件平臺、具有方便、快捷、通用性強的特點。為此，設計了開機程序、關機程序，以及開機后所有設備逆向啟動，從最后一臺的對位機開始工作，然后逐步向第一臺設備壓機過渡。這樣的優點是保證一旦工件放入后，可以順利進行工作。關機順序則安排物流的第一臺設備先停、順序向后逐步停機。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

當開機按鈕按下，I1.0信號導通、M20.0開機狀態標志導通。通過M1.0觸發器使得Q5導通，此時A5線圈得電、該線圈的常開觸點啟動流水線上的壓機工作。時間繼電器T3的導通條件是I0.3的信號的輸入和M1信號，而此時由于K3處于常閉狀態所以T3導通、5秒鐘后通過M1.1啟動Q4、使得轉接機器人的控制繼電器線圈A4得電、通過該線圈得常開觸點啟動轉接機器人工作。用這樣得方法使得逆向啟動得以實現。依次類推通過5個SR觸發器使得整個流水線實現了自動的逆向啟動。啟動時間可以通過調整時間繼電器來實現。整個流水線經過T10時間、全部啟動成功正常運轉。此時某出現故障、該設備比如轉接機器人停機、此時K4的常閉觸點會將信號送入I0.4、觸發器M1.1的R端口得電后便將Q5復位。實現了故障點判斷與控制停機過程。

表1　PLC輸入輸出電路端口地址表

4　結語

本文以PLC作為自動生產線的控制系統、運用西門子S7系列突出的性能設計了有關程序，并在實際自動生產線上進行了調試、取得了良好的效果。當流水線上設備出現故障時可以立即做出判斷并輸出有關信號、達到了取代流水線上人工監控的目的。

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，高級工程師，主要研究方向：機電一體化技術。

收稿日期：2016-01-06

中圖分類號：TP211+.4

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0057-02