西門子MAP庫指令在三軸機械手設備中的應用

何琳鋒++王延盛

摘 要：本文介紹應用西門子MAP庫指令發出脈沖控制三軸機械手設備運行的方法，系統闡述了機械手基于MAP庫指令的應用及使用方法。以SKPLC-2自動化生產線為例，采用MAP庫指令實現了機械手Y軸、Z軸精確移動定位，從而更精確地將分揀物品進行準確的位置分揀，并給出三軸機械手定位系統的硬件設計及軟件設計。

關鍵詞：MAP庫指令；S7-200 PLC （CPU224）；SKPLC-2

中圖分類號： TP241 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-130-2

0 引言

隨著工業水平不斷提高，越來越多的工業控制設備越來越自動化、集成化、智能化，工業對設備的要求也越來越高，精度高、速度快、智能化等，定位精度在很多企業當中對所使用設備要求越來越高。因此，如何更方便、準確地實現定位控制在自動化生產線中具有重要意義，在要求較高的開環系統中一般采用步進電機進行系統定位控制；在要求高的閉環控制系統中采用伺服電機，伺服電機在過載能力、速度、定位精度方面均有良好的表現。所以在精度比較高的場合常采用伺服電動機控制，如數控機床、工業機器手、碼垛機、立體車庫等對定位精度要求高的控制系統采用伺服電動機控制。

1 三軸機械手設備及MAP庫簡介

西門子S7-200PLC控制伺服電機運行方法有多種，常用的可以通過軟件向導創建，調用PLC向導生成的包絡指令控制設備運行，控制方法不很方便，不適用復雜控制要求程序編寫；第二種采用西門子公司提供的MAP庫直接調用生成的脈沖控制指令，可以實現復雜控制要求的程序編寫、調試運行。

三軸機械手設備共有X軸、Y軸、Z軸控制，其中X軸由EM253定位模塊控制（由軟件向導自動創建，本文不在敘述）。Y軸、Z軸由S7-200PLC的兩個輸出點控制，其中Y軸、Z軸分別有左右限位開關及原點，用于防止機械手發生碰撞。自動生產線設備通過三軸機械手的精確定位實現灌裝瓶不同工位放置，設備I/O見表1。

2 MAP庫指令控制三軸機械手方案

硬件選用兩臺匯川IS500PS1R6I伺服驅動器分別控制機械手Y軸、Z軸，西門子S7-200CPU224可編程控制器，威倫觸摸屏。軟件部分進行PLC梯形圖程序設計，觸摸屏組態畫面設計，見圖2。通過對程序、觸摸屏畫面參數調整，完成設備對產品的準確分揀控制。

根據自動生產線控制要求，首先進行PLC的I/O表分配，PLC線路圖繪制，根據PLC線路圖進行設備線路連接并通電調試檢測設備I/O點準確性。

程序結構包括：MAP庫初始化子程序調用、回參考點子程序調用、手動測試位置子程序調用及機械手自動運行子程序調用。（圖2-圖5）

設備硬件及程序調試運行如下。

①檢查接線。

檢測設備上各電器元件的接線是否正確，并利用萬用表測量線路是否導通，確保設備上PLC電源、觸摸屏、限位開關、電磁閥、機械手等可以正常工作。

設備接線中需要注意幾點：a傳感器信號線與電源線不可接錯，b PLC供電電源必須采用設備要求的標準電壓供電，c限位開關的位置及線路必須確保正確，以防止機械手發生碰撞導致設備產生誤差。

②系統上電。

a設備上電前必須使用萬用表測量電源輸入電壓確定在允許范圍內后，系統上電。b測量開關電源提供給傳感器的輸出電壓24V是否正常。C.觀察PLC電源指示燈是否正常，觸摸屏是否正常開機并顯示。

③仿真測試程序和組態畫面。

將S7-200PLC控制程序和觸摸屏及上位機組態畫面用仿真軟件和編寫的模擬運行程序進行仿真測試。確保做到：

a PLC程序IO變量與實際PLC模塊地址對應正確。b PLC程序各子程序功能可行且可靠，模擬能考慮到的各種現場情況并測試它們對程序運行產生的影響，修改完善子程序功能。模擬并排查程序運行一段時間可能產生的問題。盡量使子程序代碼健壯，重用性強，同時優化程序執行時間。c觸摸屏和上位機組態畫面建立的外部變量地址與PLC程序中的相應變量對應正確，確保觸摸屏可以準確控制設備準確運行。

④下載PLC程序和組態畫面并調試通訊。

將觸摸屏與PLC通信線連接并檢查通訊設置是否正確，向PLC下載程序。檢查PLC之間的通訊設置，觀察PLC通訊指示燈是否正常。通過觸摸屏組態畫面監控測試PLC之間通訊是否成功，測試PLC與觸摸屏通訊是否成功。

⑤調試程序及調整傳感器檢測硬件結構位置，使得三軸機械手可以安裝控制要求完成物品分揀功能。

3 結論

目前生產工業中設備關于應用定位精度越發重要，伺服電動機的應用在準確定位中起到了非常重要的作用。基于西門子S7-200PLC的定位控制，采用西門子MAP庫指令可以很方便地實現比較復雜的多軸的定位控制功能，利用定位庫指令極大的方便了控制步進電機、伺服電機的PLC控制程序編寫，實現自動化生產設備的穩定，準確、可靠地運行。

參 考 文 獻

[1]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2013.

[2]廖長初.S7-200PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社.

[3]呂景泉.自動化生產線安裝與調試[M].北京：中國鐵道出版社.

[4]劉文芳.西門子PLC系統綜合應用技術[M].北京：機械工業出版社.