基于S7-300的物流供应线故障自动判断

朱燕青，谢佩宁，贺红祥

（上海电机学院，上海　201306）



基于S7-300的物流供应线故障自动判断

朱燕青，谢佩宁，贺红祥

（上海电机学院，上海201306）

摘要：运用西门子S7-300PLC的逻辑判断功能、设计并调试了流水线的故障判断程序。实现了流线设备之间的顺序启动、停机、故障诊断。

关键词：流水线故障判断、PLC、逻辑判断、触发器

1　项目的背景

目前，汽车及机电行业的许多企业的生产线逐步向全自动化方向发展，如图1所示为某型号电缆生产自动生产线。生产线分3个工位，工位1剥线机、工位2对位机、工位3压机。生产线的工艺由电缆支架供料，电缆剥线机将电缆按照一定的要求剥去绝缘层，机器人将电缆从剥线机上取出放入对位机上，进行附加零件的安装、压紧等加工。转接机器人将安装好附件的电缆线送入压机中。由压机将附件压成型，整个产品的生产过程采用全自动方式进行。电缆的流动采用机器人供料并完成相应的加工对位工作。

图1　电缆加工生产线流程图

电缆在规定的设备上进行加工，加工后的工件由机器人夹持到后续设备，共经过了3个工位，在3个工位之间启用了2个机器人。使用S7-300PLC作为控制系统，实现了全自动化生产方式。

相对于由人工操作的生产线来说，自动化生产线的故障识别及处理是比较困难的。本文采取了由单个工位、机器人的控制继电器的导通状态作为故障点的判断依据。利用继电器上的常开触点来控制设备的开、停。当加工机床、机器人等设备的控制继电器的常开触点不导通时、该设备停机。控制继电器的常闭触点与S7-300PLC的输入端连接、将该信号输入程序中的SR触发器、输出输入电路的继电器的通断状态就可以形成逻辑判断。

（1）正常启动时：各级工位的设备和机器人电机按电缆的流动方向逆向启动，压机先启动，5秒后转接机器人启动，5秒后对位机启动，5秒后搬运机器人启动，5秒钟后电缆剥线机启动。

（2）正常停止时：多级输送带按电缆的流动方向顺向逐步停机。

（3）发生故障时：故障点的状态关闭当前设备，在故障点的之前的机床设备、机器人等应立即停机并报警，故障点之后的机床设备、机器人可继续运行。此时如果按下停止按钮、故障点之后的机床设备、机器人按零件流动方向逐步停机。

2　项目的实施方案

整个自动生产线的流动由西门子PLC产品S7-300-313C 2DP进行控制，利用置位指令、复位指令、SR触发器及定时器来实现上述工艺过程。最后一级的置位信号由启动按钮驱动、其余的设备与输送带的置位信号由由其后一级的状态信号、启动标志及延时器驱动。第一级的复位信号由停止按钮驱动，其余各设备及输送带的复位信号则由前一级的状态信号、停止标志及延时停机定时器驱动。故障情况下，故障点之前的各级复信号则由故障点的状态驱动，故障点之后的各级的复位信号则由停止标志、前一级的状态信号及延时停机定时器驱动。

3　程序的设计

STEP7作为西门子全集成自动化的软件平台、具有方便、快捷、通用性强的特点。为此，设计了开机程序、关机程序，以及开机后所有设备逆向启动，从最后一台的对位机开始工作，然后逐步向第一台设备压机过渡。这样的优点是保证一旦工件放入后，可以顺利进行工作。关机顺序则安排物流的第一台设备先停、顺序向后逐步停机。图2为继电器接线图，图3 PLC输入输出电路，表1PLC输入输出电路端口地址表。

图2　继电器接线图

图3　PLC输入输出电路

当开机按钮按下，I1.0信号导通、M20.0开机状态标志导通。通过M1.0触发器使得Q5导通，此时A5线圈得电、该线圈的常开触点启动流水线上的压机工作。时间继电器T3的导通条件是I0.3的信号的输入和M1信号，而此时由于K3处于常闭状态所以T3导通、5秒钟后通过M1.1启动Q4、使得转接机器人的控制继电器线圈A4得电、通过该线圈得常开触点启动转接机器人工作。用这样得方法使得逆向启动得以实现。依次类推通过5个SR触发器使得整个流水线实现了自动的逆向启动。启动时间可以通过调整时间继电器来实现。整个流水线经过T10时间、全部启动成功正常运转。此时某出现故障、该设备比如转接机器人停机、此时K4的常闭触点会将信号送入I0.4、触发器M1.1的R端口得电后便将Q5复位。实现了故障点判断与控制停机过程。

表1　PLC输入输出电路端口地址表

4　结语

本文以PLC作为自动生产线的控制系统、运用西门子S7系列突出的性能设计了有关程序，并在实际自动生产线上进行了调试、取得了良好的效果。当流水线上设备出现故障时可以立即做出判断并输出有关信号、达到了取代流水线上人工监控的目的。

The Automatic Judgment of Pipeline Fault Based on S7-300

ZHU Yan-qing，XIE Pei-ning，HE Hong-xiang
（Shanghai Dianji University，Shanghai 201100，China）

Abstract:This paper uses the logic judgment function of Siemens S7-300PLC to design and test the pipeline fault diagnosis program，and realizes the sequence starting，halt and fault diagnosis between pipeline equipment.

Key Words:pipeline fault diagnosis；PLC；logic judgment；trigger

作者简介：朱燕青，男，教师，高级工程师，主要研究方向：机电一体化技术。

收稿日期：2016-01-06

中图分类号：TP211+.4

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）01-0057-02