基于PLC和MCGS的MPS搬运站的设计

1、基于PLC和MCGS的MPS搬运站的设计    摘要：本文的MPS搬运站的核心控制是用西门子S7-200PLC为核心的，辅以I/O设备组成的检测系统，加上MCGS实时检测画面。解决了传统的搬运站效率低，自动化程度低，操作者劳动强度大，不便于维修的问题。本文详细地介绍了系统原理和软硬件设计，以及MCGS实时监测。关键词：西门子 S7-200 MPS搬运站 MCGS0 引言MPSModular Production System（模块化生产加工系统），MPS体现了机电一体化技术的实际应用。是有名的德国FESTO公司产品。MPS模块化生产系统设备该装置由七套各

2、自独立而又紧密相连的工作站组成。 这七站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站、分类站(智能立体仓库) 和现场总线。本设计主要介绍安装搬运站。我们采用西门子PLC作为控制核心，来完成安装搬运站的控制，并在实验室进行了模拟监测，能实现自动循环，提高工作效率，并且增加了安全性。1 结构与功能安装搬运单元：结构：安装搬运单元主要由提取模块、工件平台、直线转圆周运动装置、气源处理组件、 I/O接线端口、阀组等组成。组成模块：直线旋转运动模块、气动夹爪装置。功能简介：将工件从前一站搬运至下一站，并可在本站上完成大、小工件的组装。该单元提供两色小工件，并能将其输入大工件的空腔中。气缸将料仓

3、中的两色小工件交替推出，由真空吸盘吸取，通过转臂输入到大工件的空腔中。扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus网络安装搬运单元可以模拟提取工件、按照要求将工件分流的过程，同时能提供一个安装工位，实现大、小工件的组装。该模块实际上也是一个“气动机械手”，主要由一个直线气缸（上下摆动）、摆臂和气动夹爪等组成。所以本设计最主要是研究气动机械手的控制。2 安装站顺序动作控制要求复位按钮按下复位灯亮（摆臂摆回到位&换向气缸伸出到位&气缸返回到位）开始按钮按下开始灯亮摆臂摆出到位推料气缸动作推出工件摆臂摆回到位计时真空吸盘工作吸住工件时间到摆臂摆出到位计时真空吸盘动作释放工件时间

4、到换向气缸缩回到位推料气缸动作推出工件摆臂摆回到位计时真空吸盘动作吸住工件时间到摆臂摆出到位计时真空吸盘动作释放工件时间到换向气缸伸出到位摆臂摆回到位循环。3 选定PLC型号从工艺上看出该控制方式由7个输入点，7个输出点，故选择PLC s7-200系列的CPU226。选用西门子S7-200系列PLCCPU226，它具有24输入/16输出共40个数字量IO点，可连接7个扩展模板单元。4 系统的软件设计本系统的软件设计方面包含两部分，即PLC和MCGS。PLC部分主要是为了进行控制。MCGS部分主要是进行监测。4.1 PLC程序流程图 当设备接通电源与气源、PLC运行后，首先执行复位动作，夹爪打开

5、、摆臂上抬到位，两个直线气缸驱动摆臂左转到最左端。进入工作运行模式，按启动按钮，摆臂下降夹取工件，抬起后转安装工位，摆臂下降后释放大工件，然后上抬等待小工件的安装（用计时器模拟安装好的信号），有信号后摆臂再次下降夹取工件，上抬后转输出工位；等待输出信号，按下启动按钮，摆臂下，放开工件，上抬后摆臂转左工位，再次等待下一个工作信号。4.2 MCGS软件设计 由于系统采用了数字量和模拟量输入输出参数，所以本系统采用研祥的PCL-818L接口卡。该接口卡共有16路模拟量输入，输入模拟电压范围-10+10，1路模拟量输出，16路数字量输入和16路数字量输出，TTLDTL电平兼容。将该接口卡安装再计算机箱

6、内的ISA扩展槽上。D0通道选用了16路继电器输出端子板PCLD-885。完全满足本系统的负载要求。该组态软件的功能包括控制面板，系统监控，报警、历史趋势曲线、输出报表等几个部分。横臂伸出变化过程中，安装气爪的推杆在横方向做大小变化，而气爪要在横方向运动。小臂伸出变化过程中，安装气爪的推杆在竖直方向做大小变化，而气爪要在竖直方向运动。升降变化过程中，安装气爪的推杆在竖直方向做大小变化，而气爪要在竖直方向运动。系统在启动时，不需要完成特殊的操作和功能，可以不设置启动策略。因此，主要的系统运行策略得在循环策略中实现，设置循环策略的循环周期为200ms，按其方式，可以分为自动控制和手动控制策略。但是

7、，手动控制和自动控制切换过程中需要先平衡，既让所有设备先恢复到初始状态，所以还应具备手动和自动切换策略。控制面板。控制面板主要完成MPS安装站单元的各个参数的设定以及对各个参数的当前值进行实时的显示。系统监控。系统监控主要实现对MPS安装站单元的参数值以及控制设备的当前状态完成实时显示。实时趋势与历史趋势曲线。实时趋势曲线可以将系统采集到的数据以实时曲线的方式显示出来以便于观察系统状态。历史趋势曲线可以显示出各测量点日、月、季、年参数变化趋势，根据这些曲线可以合理地设置系统参数值。报警及输出报表。实施报警功能可完成在测量的同时如发现有测量结果超出设定的报警上下限时立即进行报警的功能，并在CRT

8、上显示报警值及报警点。系统的测量结果可直接送入EXCEL中进行数据分析或报表输出，同时可以将报表打印出来。5 结束语实践证明，本次设计所用的气动元件与PLC编程对MPS安装站单元进行控制的方案是完全可行的，并且通过电动控制对自动化模块化加工更加完整。本文的创新之处在于采用了MCGS组态软件实现了实时的数据采集、显示，完成了MPS安装站单元的实时监控与控制功能。本控制系统在实验室模拟运行成功后，效果良好，具有较强的推广价值和使用价值。参考文献：2英集斯.工业自动化/机电一体化教学培训系统模块化生产培训系统应用技术，2006.3MCGS参考手册、MCGS用户指南、MCGS嵌人版说明书，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2008.4组态控制使用技术，陈志文.机械工业出版社，2009.作者简介：孙永芳(1983)，陕西宝鸡人，硕士研究生，研究方向机电系统控制。    相关论文    · 基于Modbus的施耐德PLC与ABB变频器之间的数据通讯· 基于Controller Lin