基于西門子HMI配方在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

張 希，陳偉才，程 金，段明皞

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

當(dāng)今，企業(yè)對汽車變速箱生產(chǎn)線專機(jī)設(shè)備要求的設(shè)備生產(chǎn)成本越來越低，同時對生產(chǎn)多種產(chǎn)品的兼容性越來越高。

傳統(tǒng)的PLC編程模式為每增加一個機(jī)型，需要在程序中增加該機(jī)型的伺服行走位置和速度的程序代碼，現(xiàn)場人員需要調(diào)整位置和速度時也需要自動化系統(tǒng)集成商或維修人員在現(xiàn)場利用筆記本電腦配合修改PLC程序。有時企業(yè)后期增加和修改的產(chǎn)品機(jī)型高達(dá)幾十種，每次這樣操作對于現(xiàn)場維修和電氣工程師來說，無疑是非常繁瑣和低效的。

通過觸摸屏的配方功能的應(yīng)用，使用不同配方在不同產(chǎn)品流水線甚至是同一產(chǎn)品線的不同配料組合間快速切換，達(dá)到自動配料、無縫切換的目的.在整個系統(tǒng)中，使用者可以根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)定不同的配方表，并可以進(jìn)行在線修改更新，通過觸摸屏選擇不同配方來選擇生產(chǎn)不同的產(chǎn)品；PLC負(fù)責(zé)執(zhí)行來自HMI的指令控制流水線上的配料設(shè)備[1]。本文中利用西門子觸摸屏配方和西門子伺服系統(tǒng)相結(jié)合的方法，為產(chǎn)品機(jī)型擴(kuò)展和可操作性帶來了極大的便利。

1 硬件設(shè)計及編程流程

硬件組成：

基于S7-300的PLC作為整個系統(tǒng)的核心控制器，與西門子伺服S120、人機(jī)交互觸摸屏TP1200 HMI通過Profinet網(wǎng)絡(luò)組成統(tǒng)一的系統(tǒng)，如圖1、圖2所示。

編程流程：

1）PLC中預(yù)制好S120伺服系統(tǒng)的程序塊；

圖1 硬件構(gòu)成a

圖2 硬件構(gòu)成b

2）在本地HMI上將不同機(jī)型所要行走的的工藝位置參數(shù)填寫到配方畫面中對應(yīng)的位置，并保存下載到PLC中；

3）根據(jù)不同產(chǎn)品機(jī)型調(diào)用不同的配方參數(shù)。

2 伺服系統(tǒng)

新建伺服系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)DB塊，機(jī)械結(jié)構(gòu)行走的6個目標(biāo)位置和目標(biāo)速度是與配方有關(guān)的變量，分別為TargetInput[0].Positon、TargetInput[0].Speed、TargetInput[1].Positon、TargetInput[1].Speed、TargetInput[2].Positon、TargetInput[2].Speed，如圖3所示。

3 HMI配方設(shè)計

人機(jī)界面（Human Machine Interface）又稱人機(jī)接口，簡稱為HMI。本項(xiàng)目中人機(jī)界面HMI的開發(fā)基于全集成自動化軟件TIA portal V14。HMI中設(shè)置配方就像在電腦中保存文件夾一樣，不同的配方可設(shè)置不同的文件名，配方內(nèi)容根據(jù)編程者自由設(shè)定，比如尺寸，速度，數(shù)量等工藝參數(shù)，點(diǎn)擊保存，就會保存在HMI中，點(diǎn)擊下載就會下載到PLC中，相關(guān)的參數(shù)就會保存在PLC里對應(yīng)的數(shù)據(jù)中。

在TIA V14中建立項(xiàng)目OP70HMI，在配方頁添加“OP70配方”，元素表內(nèi)添加伺服電機(jī)行走的目標(biāo)位置變量和對應(yīng)的速度變量，如圖4所示，以旋轉(zhuǎn)軸伺服電機(jī)為例，它的目標(biāo)位置及速度變量有6個：伺服3POS0、伺服3V0、伺服3POS1、伺服3V1、伺服3POS2、伺服3V2，這些變量均關(guān)聯(lián)伺服程序塊中的變量。

圖4 新建配方元素

配方中的變量與伺服系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)DB塊中變量為一一對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。

表1 配方變量與伺服DB塊變量對應(yīng)表

新建數(shù)據(jù)記錄，預(yù)制多種機(jī)型的數(shù)據(jù)記錄，可在表中填寫各個伺服位置和速度變量的初始值，如圖5所示。

圖5 建立數(shù)據(jù)記錄表

新建配方視圖，如圖6所示。在下拉菜單中可以看到在上一步中預(yù)制的多種機(jī)型和所有變量的初始值，選擇其中一種機(jī)型，在每一行中可以更改變量的值，即伺服電機(jī)的各個目標(biāo)位置和目標(biāo)速度，修改后點(diǎn)擊保存，斷電不會丟失。還可點(diǎn)擊新建圖標(biāo)來新建預(yù)制機(jī)型中沒有的新機(jī)型，具備強(qiáng)大的可擴(kuò)展性。

圖6 配方視圖

4 結(jié)語

通過使用HMI設(shè)備的配方功能與伺服程序塊中變量關(guān)聯(lián)的方式，既實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面可視化、人工可直接修改目標(biāo)位置和目標(biāo)速度，又可以很方便地擴(kuò)展機(jī)型，為客戶實(shí)現(xiàn)了可操作化，簡化了PLC編程的工作量，操作者使用更簡單，系統(tǒng)維護(hù)更方便，系統(tǒng)靈活性更高。