基于西門子S7—200 PLC的自動注膠控制系統(tǒng)

摘 要：在自動注膠機的系統(tǒng)設計過程中，通過了采用西門子S7-200 PLC，實現(xiàn)了鋁片上料，鋁片定位，自動注膠，腔體上料，執(zhí)行扣腔體等自動化操作過程。本系統(tǒng)具有工藝好，操作簡便和可靠性高的優(yōu)點，實踐證明，本系統(tǒng)大幅度提高了生產(chǎn)效率和降低成本，符合現(xiàn)代企業(yè)自動化生產(chǎn)的發(fā)展要求。

關鍵詞：西門子S7-200；PLC；注膠機；自動化

1 西門子S7-200 PLC介紹

西門子S7-200是西門子公司開發(fā)出來的一款功能強大的可編程控制器（PLC）。S7-200系列PLC一般可以分為簡易型和智能型。簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器由于采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件安裝在計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大。西門子S7-200具有操作簡便的硬件和軟件，并成功的應用在各行各業(yè)中，促進了企業(yè)的自動化生產(chǎn)制造。

2 系統(tǒng)控制要求

注膠自動控制系統(tǒng)的主要功能是完成給鋁片自動注膠。當自動供料系統(tǒng)提供鋁片后，鋁片經(jīng)過位置調整機構調整位置后進入了注膠環(huán)節(jié)，注膠裝置在PLC的精準控制下，給鋁片上面均勻的注入一定量的膠，最后由扣腔體裝置把腔體扣到鋁片上面，并通過收料系統(tǒng)完成自動收料功能。整個運行過程不但效率高，還要達到規(guī)定的工藝要求和系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定。

為了提高系統(tǒng)的人性化設計，方便人員操作系統(tǒng)簡便，本系統(tǒng)還采用了觸摸屏作為人機交互的主要通道，通過觸摸屏給PLC輸入不同的外部參數(shù)，還可以大大提高了系統(tǒng)的環(huán)境適應性。

自動注膠控制系統(tǒng)要求設計簡單，占用空間小，利于操作和日常維護。為了減少車間的噪音，對系統(tǒng)中噪音比較大的腔體供料裝置采取了隔音措施。

3 自動注膠控制系統(tǒng)結構設計

自動注膠控制系統(tǒng)主要由鋁片供料裝置，鋁片定位裝置，注膠裝置，腔體供料裝置，扣腔體裝置，自動收料裝置，傳動機構，氣動裝置和PLC控制裝置組成。

結構如圖1所示

圖1 自動注膠控制系統(tǒng)結構

3.1 鋁片供料裝置

鋁片供料裝置采用料筒、步進電機和氣動送料機構配合來完成送料任務。步進電機推動料筒里面的鋁片一個一個的上升，然后由氣動送料機構把鋁片吸到工裝上面。供料裝置采用兩個料筒輪換，當一個料筒里面的鋁片送完就由PLC檢測并自動控制切換到另外一個料筒供料，這樣設計可以讓設備不停止的運行，消除了加料所造成的時間浪費，大大提高了生產(chǎn)效率。

3.2 鋁片定位裝置

鋁片定位裝置由步進電機、光纖傳感器等組成。PLC控制步進電機帶動鋁片轉動，并通過光纖傳感器時刻監(jiān)測鋁片的位置來控制步進電機的啟動和停止，最終完成鋁片定位功能。

3.3 注膠裝置

注膠裝置是整個系統(tǒng)的功能核心。許多注膠機普遍存在膠量不穩(wěn)定不均勻的問題，本系統(tǒng)采用了專業(yè)廠家生產(chǎn)成熟的注膠控制裝置，加裝在本系統(tǒng)中，由PLC自動控制完成注膠功能。經(jīng)過長時間運行實際，注膠膠量穩(wěn)定并達到工藝要求。

3.4 腔體供料裝置

腔體供料裝置采用震動送料盤的方式，腔體在震動送料盤中沿著軌道慢慢輸送到出口位置，經(jīng)滑道滑入腔體定位工裝上，步進電機帶動腔體旋轉， PLC通過光纖傳感器檢測到腔體缺口并自動控制電機停止運轉，完成整個腔體定位過程。

3.5 扣腔體裝置

扣腔體裝置主要由氣動元件組成，在PLC的控制下，控制夾爪氣缸把腔體夾住，然后通過旋轉氣缸完成腔體翻轉動作，夾爪氣缸把腔體釋放并扣在鋁片上面。

3.6 自動收料裝置

完成了整個工序，然后由自動收料裝置把鋁片和腔體一起放在收料盤，收料盤采用兩個工裝輪流使用，當一個收料盤裝滿了，自動更換另外一個收料盤，這樣設備可以不停止的運轉，消除人工回收的時間。

3.7 傳動機構

傳動機構主要是一個轉盤，由步進電機帶動，控制各個工裝的圓周移動來完成各種不同的工序。

3.8 氣動裝置

氣動裝置主要把氣源能量裝置提供的具有一定壓力的氣體經(jīng)過氣動三元件為各個工裝的動作提供動作的功能實現(xiàn)，它的動作元件主要有夾爪氣缸、推動氣缸、旋轉氣缸和真空吸嘴等部件，在PLC的控制下完成了各個工裝的動作實現(xiàn)。

3.9 PLC控制裝置

本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC，它通過光纖傳感器、磁性開關、光電開關等信號監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且自動控制各個功能部分按工藝要求有序工作。

4 軟件設計

本系統(tǒng)通過把觸摸屏技術和PLC技術控制結合起來，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化控制和人性化設計。

觸摸屏使用了西門子MP277觸摸屏，并采用WINCC FLEIXBLE 軟件對觸摸屏進行功能設計。當手指觸摸到觸摸屏上的圖形時，可發(fā)出操作指令控制執(zhí)行自動注膠控制系統(tǒng)的各種功能。通過觸摸屏在調試過程中還可以給西門子S7-200PLC輸入必要的外部參數(shù)，提高了PLC對工作環(huán)境的適應性。使用觸摸屏進行界面設計不但簡潔實用而且操作人性化。

西門子S7-200PLC采用的是梯形圖編程方法，使用專用編程軟件STEP7-Micro/WIN 進行梯形圖編程和調試。PLC周期性不斷的掃描各個開關傳感器的輸入信號來自動控制各個電磁閥、步進電機等執(zhí)行機構的動作。程序采用了流行的模塊化設計，把每個功能做成一個個程序模塊，根據(jù)條件來確定是否執(zhí)行這個程序段的控制功能，這有利于程序的調試和移植，提高程序的編寫效率。

5 結束語

基于西門子S7-200 PLC的自動注膠控制系統(tǒng)投入使用后，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，不但提高了生產(chǎn)效率而且還有效減輕了員工的勞動強度。產(chǎn)品不但達到工藝要求，而且還有很高的可靠性和穩(wěn)定性。整個系統(tǒng)占用面積小，節(jié)約了很多生產(chǎn)空間，為再擴大生產(chǎn)創(chuàng)造出更大的利潤。