S7-200SMART在码垛线上的应用

S7-200 SMART PLC和扫描枪的应用摘要：流水线控制单件产品生产时，因为不同产品有不同的参数要求，特别是对于参数较多的复杂控制，靠人工去不断修改控制参数显然是行不通的，这样费人力且浪费时间，特别是对于高速流水线的生产，节拍是以秒钟计数的，靠人工去修改生产配方是不可思议的事情。

采用PLC控制配合条码扫描槍高速的提取生产配方，实现了在ZDZL-1机上高速单件的生产，取得好的效果。

自动注蜡机要求在流水生产线上同时生产不同的产品，每个产品不同，因此生产要求和参数控制也不同，这些要求包括温度控制，压力控制，位置控制和时间控制，以及各液压，气压阀的逻辑控制，每个产品的生产过程包括参数多达20个。

对多达数万种的产品，也就有数万种的配方，在流水线上如果靠人工输入会造成时间慢，准确率低的局面，根本无法满足流水线对生产节拍的要求，解决这个问题采用的方法是PLC和条码扫描枪配合完成对配方数据的提取。

ZDZL-1型注蜡机使用西门子S7-200 smart PLC，配合NTCE-100扫描头，完成了配方的调取和设备的全部控制，达到了在自动流水线，过程是：1. PLC组成：系统控制使用西门子S7-200 smart，CUP单元使用ST60 DC/DC/DC CUP,配合SB CM01[RS485/RS232]信号板，信号板能提供额外的RS232或RS485串行通信接口，在软件中简单设置即可实现转换，设备再配合模拟量转换模块EM AM06[4AI/2AQ]完成压力和温度的控制。

S7-200 smart系列可编程逻辑控制器PLC可以控制各种设备以满足自动化控制需要。

CPU根据用户程序控制逻辑监视输入并更改输出状态，程序可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。

S7-200 smart结构紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些优势的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。

组态如下2.条形码扫描：条形码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。

关键词：可编程逻辑控制器；系统运行；程序；工业机器人0引言针对于金属制造行业，金属制品的生产和输送以及人工码垛效率低下的问题，而引入PLC 与工业机器人到传统的生产线，实现生产线全自动化的现代化改造，保证高效、稳定的生产，减少人力成本的投入。

要较好地实现对生产线的自动控制，则对相应的设备电气控制就提出了较高的、较新的控制要求。

1控制系统方案本文以方棒码垛生产线为例，该生产线最主要的是码垛工作站，完成将输送辊上的物料送到成品输送链上进行码垛，系统硬件组成如图1所示。

该工作站是要以ABB工业机器人和西门子PLC为核心，其中工业机器人选用的是IRB460，实现物料的码垛。

而PLC选用S7-1200系列，主要完成该控制系统的物料传送和物料对正，以及成品输出链上的码垛和步进传动，另一方面PLC还要与工业机器人进行通讯，通知机器人完成取料等任务，再进行码垛。

而触摸屏作为整个系统的人机界面窗口，时刻监控整个系统的运行当前状态，还可在组态界面设定和修改相应码垛工位的相关参数，例如夹取根数、码垛层数等等。

整个系统的控制都围绕着PLC，通过工业以太网或Profinet通讯来实现PLC与触摸屏或其他设备的信号交互，实现与各远程I/O站、机器人的信号交互以及来实现控制。

通过相互建立通信，使得PLC可以接收外部的物料信息，依据物料信息和传感器的信号，自动完成相应物料的码垛工作，并实时将码垛相关信息反馈给PLC。

2系统工作流程整个系统的运行流程可以概括为：当工作站的安全门闭合、物料辊的物料根数大于或等于9根且完成物料的对正、成品输送链上的码垛盘无物料等前提下，这些信号通过PLC与工业机器人的通讯，收到这些信号后，工业机器人可以完成首次取料并完成码垛功能。

系统的工作流程如图2所示。

3程序设计3.1PLC程序设计在本工作站中，PLC要控制系统进行自动送料和物料的对正。

系统启动后，机器人回到Home 点，当第2输送辊的整列电机工作、安全门闭合、步进链电机工作等条件下，机器人回到Home点，PLC通过输送辊传送的物料根数，检测大于或等于设定根数，此时，PLC控制气动回路的电磁换向阀，2个对正气缸完成物料的对正，根据机器人的设定工作程序，2s后机械手的夹爪移动到指定物料所在的坐标位置，2s后夹紧且到达后限位，此时机械臂将物料搬运到成品链上的堆垛位指定坐标，PLC控制气动回路的电磁换向阀，夹爪放松物料且到达前限位，就这样始终循环程序，完成物料的码垛且到达设定的物料层高，此时控制成品链的步进电机向前移动。

实例详解S7-200SMART与PID的应用一、 PID回路控制概述PID控制器是应用最广泛的闭环控制器，它根据给定值与被控实测值之间的偏差；按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构进行调节，使被控量跟随给定量变化，并使系统达到稳定；自动消除各种干扰对控制过程的影响。

其中PID分别表示比例、积分和微分S7-200 SMART中PID功能实现方式有以下三种：PID指令块：通过一个PID回路表交换数据，只接受0.0 - 1.0之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控制输出的有效数值。

PID向导：方便地完成输入/输出信号转换/标准化处理。

PID指令同时会被自动调用。

根据PID算法自己编程S7-200 SMART CPU最多可以支持8个PID控制回路（8个PID 指令功能块）,根据PID算法自己编程没有具体数目的限制，但是我们需要考虑PLC的存储空间以及扫描周期等影响。

PID控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。

PID控制算法有几个关键的参数Kc（Gain，增益）Ti（积分时间常数），Td（微分时间常数）Ts（采样时间）在S7-200 SMART中PID功能是通过PID指令功能块实现。

通过定时（按照采样时间）执行PID功能块，按照PID运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据，计算出控制量由于PID可以控制温度、压力等等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此有一种通用的数据表示方法才能被PID功能块识别。

S7-200 SMART中的PID功能使用占调节范围的百分比的方法抽象地表示被控对象的数值大小。

在实际工程中，这个调节范围往往被认为与被控对象（反馈）的测量范围（量程）一致。

PID 功能块只接受0.0 - 1.0之间的实数（实际上是0%--100%）作为反馈、给定与控制输出的有效数值，如果是直接使用PID功能块编程，必须保证数据在这个范围之内，否则会出错。

2021.13科学技术创新1概述随着中国制造2025的到来，生产过程越来越趋向于智能化和自动化，工业机器人在智能制造各个领域的应用越来越广泛[1]，高职院校作为技能人才培养的摇篮更应该紧跟科技发展的步伐，将最先进、最前沿的技术传授给学生以满足社会对于技术人才的需求。

本文主要对基于ABB 机器人工作站的码垛工艺进行设计研究，从多角度探讨码垛机器人的发展趋势[2]，并从专业需求出发，立足于日常教学，设计应用于不同生产场合的码垛工艺流程。

2码垛系统概述工业机器人码垛在工业生产搬运和码垛作业中发挥着越来越重要的作用，担任着提高生产效率、降低成本和解放劳动力的重要角色。

在批量小品种多的应用场景，需要码垛工艺适应性强和柔性好，码垛作业贯穿产品加工、包装[2]、储存及运输等的整个生产作业流程中，因此需要码垛工艺适应环境能力强，以满足不同生产过程的需求。

基于ABB 机器人工作站的码垛系统如图1所示。

图1基于ABB 工业机器人工作站的码垛系统结构图该码垛系统主要包括ABB 机器人控制器、码垛平台A ———取垛平台、码垛平台B ———放垛平台、西门子S7-200Smart PLC 以及威纶通触摸屏等。

根据码垛工艺功能需求，选择相应的组件进行参数设定及程序编辑，实现触摸屏与PLC [3]以及机器人控制柜三者之间的数据传输，首先威纶通触摸屏将数据信息传送给S7-200Smart PLC ，PLC 接收相应数据信息并将其发送给ABB 机器人控制柜，机器人也会将其输出信号传送给PLC ，作为其输入信号。

3码垛工艺设计3.1简单功能码垛工艺设计3.1.1垛型设计在一些流程简单、工艺要求较低的生产过程中，码垛工艺[4]要求只需要操作机器人从码垛平台A 固定位置抓取物料然后按照固定样式放置在码垛平台B 上，常用的设计方法有两种，第一是离线编程、第二是在线编程，这两种方法都需要进行在线示教。

在线编程是目前实际生产中应用较广的编程方式，它能够根据生产现场需求进行及时调整，具有很强的灵活性，本文主要对在线编程方法进行研究介绍，垛型设计以一字垛和三花垛为例，如图2、图3所示，图2为一字垛型，图3为三花垛型。

基于PLC与工业机器人的码垛工作站控制系统设计
任辈杰
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2024(60)1
【摘要】针对传统人工码垛存在的劳动强度大、安全风险高、生产效率低、准确率低等问题,提供了一种高效、智能化的码垛解决方案。

采用西门子S7-200 Smart 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)与ABB工业机器人,并结合以太网通信、威纶通触摸屏及变频器技术,设计了一套可以自动准备物料、拾取工具、取送物料及码垛的控制系统。

经过多次调试与测试,目标盘的码垛准确率高达99%,表明该系统在提升工作效率与精确度方面表现出色,具有一定的实际应用价值与广阔的应用前景。

【总页数】3页(P203-205)
【作者】任辈杰
【作者单位】兰州职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.一种基于PLC及工业机器人的码垛工作站设计
2.基于PLC与工业机器人打磨工作站的控制系统设计与实现
3.基于PLC与工业机器人的码垛工作站控制系统设计
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PLC系统在工业码垛机器人中的应用摘要：在现代化工业发展的今天，工业码垛机器人在很多食品化工生产企业中运用越来越广泛，工业码垛机器人的品牌种类也比较多，在使用、调试和数据修改中各不相同，通常都只能在工业码垛机器人配套的控制操作系统里进行启动、停止、报警复位和位置参数修改等操作，对现场操作人员的技能和素质要求高，操作不直观简明，修改参数操作复杂,对后期的维护维修基本只能依靠机器人厂家，即增加了使用成本又影响生产效率。

本文应用S7-1200PLC系统通过工业总线PROFINET通讯把工业码垛机器人ABB-IRB660的控制操作和位置数据参数通过触摸屏KTP900制作的人机界面来显示操作和数据修改，即方便现场人员操作，又减少了错误，提高原有的使用和生产效率。

关键词：工业总线PROFINET；S7-1200PLC ；工业码垛机器人ABB-IRB660正文：近年来,我国现代工业得到了进一步发展,工业机器人在工业领域得到了广泛的应用,在焊接、搬运、喷涂等方面发挥着重要作用,有效减少了手工劳动,提高了工作效率。

本文介绍了PLC系统在工业码垛机器人中的应用,利用S7-1200PLC系统通过工业总线PROFINET通讯把工业码垛机器人ABB IRB660的控制操作和位置数据参数通过HMI触摸屏制作的人机界面来显示操作和数据修改，对改善劳动条件、提高操作使用和生产效率具有十分重要的现实意义。

S7-1200 PLC小型可编程控制器充分满足中小型自动化的系统需求。

在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。

S7-1200 系列的问世，标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图，代表了未来小型可编程控制器的发展方向，西门子也将一如既往开拓创新，引领自动化潮流。

本文讨论了PLC系统在工业码垛机器人中的应用。

ABB IRB660是一款专用堆垛机器人，其速度，达到距离和有效载荷在同类产品的市场上一枝独秀。

西门子S7—200在仓储控制中的应用【摘要】仓储过程的自动化控制在煤矿行业的重要作用日益凸显，本文以此为研究对象，介绍了一种小型仓储系统的基本结构和工作原理，给出了气动控制原理图，并结合控制要求利用西门子S7-200 PLC对其工作过程进行了仿真控制。

【关键词】仓储;可编程控制器;仿真控制0.引言仓储是物流系统中一项必要的活动，是煤炭企业存储和保管生产物料的重要场所，对促进生产、提高效率起着重要的辅助作用。

要实现煤矿行业仓储过程科学化、标准化管理，一定要解决仓储过程中现存的对仓储自动化、机械化认识不足[1]以及仓管人员工作环境不理想[2]的问题。

而采用机械化和自动化的程度高的仓储作业有利于实现物流成本的降低，同时可改善仓管人员的工作环境。

本文利用西门子S7-200 PLC实现对小型仓库仿真系统的自动控制。

1.系统结构及工作过程该仓储系统结构如图1所示，由机械[3]和电气控制两部分组成。

图1（a）中显示一小型仓库，共有3层10个仓位。

后边有一运动平台（固定在可移动的溜板上），相当于实际工作过程中的叉车，其上下左右位置由垂直（Y向）和水平（X向）放置的两个步进电机分别控制（见图1（b））。

步进电机由各自的驱动器驱动，通过同步轮和同步带带动溜板沿直线丝杠导轨作X、Y向往复直线运动，从而带动溜板上的平台运动到达指定位置。

图1 小型仓储系统结构图图2 定位盘结构示意图每个仓位上有个定位盘，结构如图2所示。

定位盘上有四个孔，分别与每个位置上的四个销钉配合，使得定位盘在各仓位上有确定的位置，从而保证放置在该定位盘上的货物位置确定。

存取货物时均需先取下定位盘，由平台将空置（或有货物）的定位盘带回至原点，将货物放置到定位盘上（或从盘中取出），随后再由平台将带有货物（或空置）的定位盘送回到该指定仓位，平台在电机带动下回到初始等待位置。

机构在水平、垂直两个方向运行轨迹的左右极限和上下极限处均设有机械行程开关，用以提供越程故障时的保护信号：当滑动溜板在运动中越过极限位置时，极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号，系统停止运行。

基于S7—300PLC的码垛机器人智能工作站本文研究了更加智能化、人性化的码垛机器人智能工作站。

一方面充分利用码垛机器人精度高的优点，搭配末端执行器实现抓取动作，另一方面，配套西门子S7-300PLC进行逻辑判断和数据分析，提高运行的效率，缩短控制系统的响应时间，并采用西门子触摸屏作为人机交互界面，实时显示工作站的工作状态，使参数的设置更加便捷，操作更加人性化，提高机器人对产品的适应性。

标签：码垛机器人；S7-300PLC；触摸屏；智能工作站1 引言中国工业机器人市场规模不断扩大[1]，应用于码垛、喷涂和分拣等行业。

近年在柔性化生产的背景下，品种的多样化对码垛机器人动作提出了更高的要求。

为解决这一问题，本研究构建了基于西门子S7-300PLC的码垛机器人智能工作站，将PLC的逻辑运算功能与码垛机器人的高精度结合起来，并配备人机交互界面，经调试该工作站可以有效的提高码垛机器人生产线的智能性和操作性[2]。

2 智能工作站设计要求本智能工作站包括产品输送带、托盘输送带、产品暂存区、码垛抓取区、托盘放置区和机器人工作区六个区域，各部分自动配合。

产品输送带分为A、B两条，可以同时生产两种不同规格的产品，并且满足预期的生产速度。

通过人机交互界面控制两条输送带的工作状态和产品的切换。

码垛机器人根据预设位置和轨迹运行执行码垛动作。

3 硬件設计智能工作站的總体控制结构如图1所示，码垛机器人选用库卡KR QUANTEC PA中负载级卸码垛机器人，具有速度快、精度高、动态性能好的优点。

西门子S7-300PLC为控制系统的核心，负责数据的采集和逻辑判断，并发送相应的控制信号。

人机交互界面选用西门子MP277，在触摸屏上实现品种的切换和实时状态的监控。

现场检测设备检测产品的位置和数量，现场信号采集到S7-300PLC中。

现场执行机构为电机和气缸，电机控制辊子输送带，气缸控制产品的走向。

码垛机器人和S7-300PLC间通过PROFIBUS DP通讯，将S7-300PLC配置为DP主站，码垛机器人为DP从站，PLC将选择的品种和码垛方法传送给码垛机器人，码垛机器人根据信号运行不同的轨迹完成相应的码垛动作。