西门子1500plc高速计数在喷涂控制系统中的应用

　　本文介绍了西门子S7-1500PLC高速计数在机器人喷涂控制系统和悬架行走机构总控制系统中的应用;从软硬件设计方面，结合现场调试实例，描述了关键功能的成功实现。

　　一、项目简介

　　目前，航空产品的制造过程仍然是劳动密集型，工艺复杂，工作条件差，辅以大量夹具和手工制造，自动化能力不足。在“十三五”规划和2025年智能制造发展的背景下，中航工业复合材料制造研究院在喷涂领域处于领先地位，利用机器人实现自动化生产，加快生产方式转型升级，提高先进水平。制造设备。能力。

　　该项目采用可移动悬浮喷射6轴机器人，安装在3自由度笛卡尔坐标起重机上。它可以在喷房的范围内(在喷房间：L30m&次; W9m&次; 6.5m)多个自由度的运动，如前，后，左，右，上下，旋转，带有喷枪放在机器人的手臂上，可以喷涂大型复合工件的外表面。

　　二、悬挂式机器人喷涂系统组成

　　悬挂式机器人喷涂系统由总控制系统，起重机系统(悬挂行走机构)，机器人系统，智能涂料供应系统和MCGS触摸屏系统组成。系统网络图如图1所示：

　　图1机器人喷涂系统网络图

　　起重机系统包括：1套纵向行走机构(X轴)，1套横向移动机构(Y轴)，1套升降机构(Z轴)和电动伺服驱动系统，以及维修和检查配件。设施。如图2所示：

　　图2起重机和机器人装置图

　　智能涂料供应系统由虹吸管，隔膜泵，物料罐，过滤器，2KS，压力调节器，空气保护器等组成，是一套完整的涂料供应系统。它是喷雾系统的重要组成部分，负责原料的供应。调整预混比与原材料的重要作用是执行器的必要先决条件。该材料含有油漆，固化剂和清洁剂。

　　该项目使用Staubli TX250系列6轴机器人，是最新的机器人。整个机器人系统由三个部件组成，包括控制器CS8C，机器人手臂(臂)和手动示教器(MCP)。

　　图3机器人全视图

　　三、控制系统架构

　　 西门子plcS7-1500主控系统通过PROFINET总线与涂装机器人系统，涂料供应系统和悬架行程系统进行通信，完成系统的整体控制，实时监控和操作系统运行状态，并连续喷涂整个工件。plc控制系统架构如图4所示。主控制系统硬件设备形式如下表1所示。

　　图4系统硬件配置图

　　表1主控制系统硬件设备表

　　四、控制系统实现的功能

　　顶置式机器人喷雾系统使得起重机系统和机器人喷雾系统能够单独操作。现场起重机可由操作面板TP700操作，用于X，Y和Z轴伺服电机的上电，零点校准，绝对定位等。

　　涂料供应系统的TP700可以显示涂料水平，清洗剂水平，固化剂水平，管线压力，电磁阀状态，流体调节器状态，2KS系统中各种涂料的自动配比，以及气动泵。和防空保护等。

　　机器人系统的现场屏幕TP700显示X，Y，Z，RX，RY和RZ的六轴运动。现场教学盒可用于机器人的离线轨迹规划。

　　总控制系统能够控制和显示子系统的状态。涂料供应系统可以自动执行颜色变化，进料和清洁操作。可以校正在悬架行进机构的运动期间产生的误差。

　　五、喷涂工艺流程及控制的技术要点

　　悬挂机器人喷涂系统的喷涂过程如下：

　　首先，起重机系统，涂料供应系统和喷涂系统准备就绪，工件进入指定位置，定位→系统检测工件的实际位置→坐标配件→示教(手动调试程序)→开始运行，主控制器读取油漆“工件”数据“，喷涂”轨迹号“并喷涂”配方确认“信号到机器人喷涂系统→机器人喷涂系统读取喷涂”轨道编号“和颜色”配方编号“→机器人喷涂系统确定当前的喷涂公式，然后给出总控制位置1的“喷涂应用”信号→悬架系统的三轴分别到达指定位置1后，发送信号“天赐已到达喷涂位置”一般控制→2KS混合，机器人开始自动喷涂(调用喷涂程序1)→喷涂工件的1号区域，喷涂为c完成后，机器人在返回到HOME位置后停止，并且“绘制完成”信号被发送到一般控制→总控制器读取“绘制完成”信号，转换工件指针，并指向工件数据。 vehicle area地区rah。

　　按照上述步骤，喷涂工件3号区域，4号区域......编号n区域，直到工件完成喷涂任务→机器人零点返回位置(HOME点)，起重机返回原件位置，工件离线。

　　图7喷涂工艺流程图

　　为了完成整个工件的连续喷涂，直到起重机返回其原始位置，主控制器S7-1500控制器作为整个系统最关键的核心部件，协调起重机和机器人系统的控制。当手动教学和调试机器人程序时，应通过主控制器的操作屏幕TP1200或工业计算机手动记录每个区域中工件的X，Y，Z坐标值和机器人的轨道号。在中央控制。输入，保存在总控制S7-1500PLC的数据块中，当系统自动运行时，然后自动传输已经存储在过程序列中的数据。

　　由于工件的种类繁多，由不同工件划分的区域的尺寸是不同的，并且每个区域是多个值。存储数据的DB块是数据的嵌套，即多个数组，因此DB块的大小应该足够大。为了满足生产要求。如果一般控制选择S7-300/400 PLC使用STEP7编程方法实现数据存储和读取，则很难通过TIA Portal的TIA编程方法选择S7-1500PLC来实现该功能，这样更方便而且容易。实现过程如下所述。

　　建立工件过程数据表的过程：

　　(1)。在TIA Portal V13SP1编程软件下，添加一个新的“PLCdatatypes”(相当于在Step7中创建的用户定义的DB块)，名为“Workpiece Recipe”，并添加“Trolley X Coordinates”(定义)整数数据类型)，“ Trovan Y坐标“(定义为整数数据类型)，”Trolley Z坐标“(定义为整数数据类型)和”机器人轨道号“(定义为字节数据类型)，加上两个备用数据以防止未来客户添加新功能，“油漆配方号”(定义为Word数据类型)和“油漆流”(定义为整数数据类型)，现在这两个数据直接输入到屏幕上供油漆系统直接接收。

　　图8“工件配方”数据集

　　(2)在Botu程序文件下添加全局类型的DB块，数据编号为8，名称为“工件处理表1”，打开数据块，在其中添加名称“工件数据”，数据类型在上面建立。阵列“工件配方”的类型，范围从1到200，如图9所示，数据集扩展后如图10所示。并检查选项“保持”断电。

　　图9“工件处理表1”数据集设置

　　图10“工件流程表1”数据集扩展

　　(3)编写实际的教学和填写表格SCL程序：在Botu程序文件下添加功能功能块FB63，定义输入输出界面，X轴位置，Y轴位置，Z轴位置，机器人路径编号，涂料编号，最大工件编号和HMI内存编号确认，计数指针和其他参数。接口参数如图11所示：

　　FB63的主要程序如下：

　　IF#HMI确认脉冲=1AND#计数指针<=##最大工件数然后< P="">

　　//将作为子程序的触摸屏的IN端口的值输入DB过程工件表

　　“工件工艺表1”。工件数据[#count指针]。起重机X坐标：=#X轴位置;

　　“工件工艺表1”。工件数据[#count指针]。起重机Y坐标：=#Y轴位置;

　　“工件工艺表1”。工件数据[#count指针]。起重机Z坐标：=#Z轴位置;

　　“工件工艺表1”。工件数据[#count指针]。机器人轨道号：=#机器人路径号;

　　“工件工艺表1”。工件数据[#count指针]。油漆配方编号：=#paint number;

　　#count指针：=计数指针+1;

　　//在每次输入数组后，指针递增1指向下一个位置

　　END_IF;

　　图11显示了接口的实际接口参数。

　　下面是一个大型机翼的数据表，以及17个定点喷雾器来完成整个部件。

　　编号X轴坐标值Y轴坐标值Z轴坐标值机器人轨迹编号

　　注意：X/Y/Z的单位是mm

　　表2大翼教学数据表

　　自动多阵列读取过程

　　这个过程比较复杂，包括读出存储在“工件过程表1”阵列DB8中的每组数据，然后将X轴位置，Y轴位置和Z轴位置传递给S7的S7。起重机系统通过PROFINET通讯。 -1200PLC，机器人轨道号通过PROFINET通讯传输到机器人系统的S7-1200PLC。根据悬挂式机器人喷涂系统的喷涂工艺流程。

　　自动读取工件流程表SCL程序：在Botu程序文件下添加功能块FB91，定义输入输出接口。接口参数如图12所示：

　　图12自动读取工件过程表接口参数

　　FB91的一部分程序如下：

　　IF #start signal pulse=1AND first step=0THEN

　　#o天车X坐标：=“工件工艺表1”。工件数据[#i指定的开始步骤]。起重机X坐标;

　　#o天车Y坐标：=“工件工艺表1”。工件数据[#i指定的开始步骤]。起重机Y坐标;

　　#o天车Z坐标：=“工件过程表1”。工件数据[#i指定的开始步骤]。起重机Z坐标;

　　#oRobot轨道号：=“工件处理表1”。工件数据[#i指定的开始步骤]。机器人轨道号码;

　　#opaint recipe number：=“工件工艺表1”。工件数据[#i指定的开始步骤]。油漆配方编号;

　　#i指定开始步骤：=1;

　　#count指针：=#i指定开始步骤;

　　#oCheck表完成起重机的返回：=0;

　　END_IF;

　　六、结束语

　　该项目使用西门子S7-1500PLC和TIA Portal软件。 S7-SCL语言已广泛用于编程过程。与西门子PLC的其他类型的编程语言相比，SCL在多阵列数据处理方面具有明显的优势。回收控制任务更方便，不仅程序小，而且容易出错，调试周期大大缩短。一般来说，S7-1500系列PLC用于项目开发过程，缩短了设计和调试周期，改善了设备调试。方法和效率是工业设备研发和制造的重要工具。

　　系统投入运行后，设备运行状态良好，控制可靠稳定，喷涂周期缩短，生产效率提高，工件涂层厚度均匀，工件均匀工人的强度大大降低。并改善了工作环境，并得到了复合材料和一线员工的领导认可。