基于S7-1200的自動化生產線分揀控制系統設計*

張 強

(宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644003)

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，對生產制造自動化程度的要求越來越高，人們對于小批量、多品種、準時制的產品需求不斷提升，同時對產品的生產效率要求越來越高。由于需要進行物料分揀的企業僅靠人力分揀和半自動分揀方式進行分揀，很難滿足提升生產效率的要求，人力物力成本高，市場競爭力差，因此，物料自動分揀技術已成為現代柔性自動化生產線中不可缺少的環節。本文設計了一套基于S7-1200的自動化生產線分揀控制系統，該系統可靠性高，提升了生產效率。

1 基于S7-1200的自動化生產線分揀控制系統設計

1.1 自動化生產線分揀系統結構

生產線自動化分揀系統主要由電動機、氣缸、電磁閥、傳感器、氣體壓縮機、過濾器、氣壓指示等部件組成，其結構如圖1所示。

圖1 自動化生產線分揀系統結構

1.2 分揀控制系統功能要求

控制系統功能是通過相應檢測傳感器對傳送帶上的物料進行精確檢測和正確分類實現的。當系統運行且傳送帶工作時，下料裝置將物料送到傳送帶上，各位置的傳感器會對傳送物料進行順序檢測，假如某一種物料被相應傳感器檢測到，則對應位置的氣動裝置立即動作，并將該物料送入對應料箱，從而實現對物料的自動分揀。本控制系統的具體要求如下：

(1)通過按鈕實現系統啟停控制。

(2)如果下料處有物料，汽缸5動作，并把物料送到傳送帶上。

(3)如果傳感器SA檢測到的物料是金屬，則汽缸1動作，并把該物料送到對應料箱。

(4)如果傳感器SB檢測到的物料是非金屬，則汽缸2動作，并把該物料送到對應料箱。

(5)如果傳感器SC檢測到某一種顏色物料，則汽缸3動作，并把該物料送到對應料箱。

(6)剩余其他物料到達SD位置時，則汽缸4動作，并把該物料送到對應料箱。

(7)下料槽如果沒有物料時，則傳送帶延遲一段時間后自動停止運行。

(8)傳送帶可以根據物料多少調節速度。

1.3 分揀控制系統結構

自動化生產線分揀控制系統主要由PLC、變頻器、觸摸屏、按鈕、傳感器、限位開關、電磁閥和氣缸等組成，其結構框圖如圖2 所示。

圖2 自動化生產線分揀控制系統結構框圖

2 分揀控制系統硬件設計

2.1 CPU選型

SIMATIC S7-1200PLC是西門子公司推出的新一代控制器產品，具有模塊化、緊湊型的結構，以及功能強、易擴展、靈活性的特點，通過基于全集成自動化TIA Portal軟件平臺(面向全球工業自動化發展)快速地開發和調試控制系統，為各種工藝任務提供簡單的通信和有效的自動化解決方案，能滿足不同的自動化需求。本系統選用CPU1214C DC/DC/DC作為系統控制器，選用TIA Portal V13作為系統組態軟件。

2.2 其他硬件選型

本系統選用SINAMICS G120型變頻器，它是西門子生產的一款緊湊型變頻器，主要用于控制、調節電機的速度，具有豐富的功能和穩定性。

本系統選用的HMI是西門子觸摸屏TP700，它是西門子推出的新一代精智面板，具有功能強、集成和兼容性優等特點，能完成自動化系統中復雜的交互式任務。

2.3 分揀控制系統接線圖

自動化生產線分揀控制系統PLC接線圖如圖3所示，變頻器接線圖如圖4所示。

圖3 分揀控制系統PLC接線圖

圖4 分揀控制系統變頻器接線圖

3 分揀控制系統程序設計

3.1 程序設計流程

自動化生產線分揀控制系統程序設計流程如圖5所示。

圖5 自動化生產線分揀控制系統流程

3.2 PLC程序設計

分揀系統下料氣缸(氣缸5)控制程序如圖6所示。當下料傳感器檢測到有物料時，I0.1得電，當下料氣缸回位限位開關I1.7得電且下料氣缸動作限位開關I1.2不得電時，下料氣缸電磁閥Q0.1通電，下料氣缸推動物料進入傳送帶，開始分揀。當I1.2斷電，Q0.1失電，下料氣缸回歸到原位。觸摸屏控制時，當放入金屬物料，下料氣缸電磁閥得電，下料氣缸推動金屬物料將該物料推到傳送帶上。1 s后M2.0得電，下料氣缸電磁閥Q0.1失電，下料氣缸回歸原位。當放入塑料物料，下料氣缸電磁閥得電，下料氣缸推動塑料物料將該物料推到傳送帶上。1 s后M2.0得電，下料氣缸電磁閥Q0.1失電，下料氣缸回歸原位。同理放顏色物料和放其他物料程序設計思路也是如此。

圖6 下料氣缸控制程序

分揀系統氣缸1控制程序如圖7所示。當下料傳感器檢查到有物料時，I0.2得電，當氣缸1回位限位開關I1.3得電且氣缸1動作限位開關I0.6不得電時，氣缸1電磁閥Q0.2通電，氣缸1推動物料進入傳送帶，開始分揀。I0.6斷電Q0.2失電，氣缸1回歸原位。同理氣缸2、氣缸3、氣缸4程序設計思路也是如此。

圖7 氣缸1控制程序

4 結束語

本分揀控制系統采用TIA Portal 作為系統自動化軟件平臺，使用西門子S7-1200PLC作為控制器，系統經過運行和實踐，能夠實現自動化生產線分揀系統的可靠控制和高效管理，有效地提高了企業生產效率。