西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8安装调试

一、项目介绍

近年来，机器人自动化喷涂系统因其具有重复精度高、涂装质量好、可靠性好、适用性强、效率高等众多优点，已广泛应用于汽车等工业领域。而目前航空产品制造过程仍旧是劳动密集、工序繁复、工况恶劣、辅以大量工装夹具并以手工制造为主，自动化生产能力不足。在国家提出十三五规划，大力发展智能制造2025的时代大背景下，中航工业复合材料制造所远瞩，在喷涂领域采用机器人进行自动化生产，加快了企业生产模式转型升级，提高了装备先进制造能力。

本项目采用的是一台可移动的悬挂式喷涂6轴机器人，它安装在3自由度直角坐标变位天车上，可以在喷房范围内（喷漆房内尺寸：L30m×W9m×6.5m）进行前后、左右、上下及旋转等多个自由度的运动，机器人的手臂上带有一支喷枪，能实现对大型复合材料工件外表面涂装涂层的喷涂作业。

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系统、天车系统（悬挂行走机构）、机器人系统、智能供漆系统以及视频监控系统组成，系统网络图如图1所示：

天车系统包括：

1套纵走机构（X轴）、1套横走机构（Y轴）、1套升降机构（Z轴）和电气伺服驱动系统，还有用于维修和检测的走台等附属设施。如图2所示：

智能供漆系统由虹吸管、隔膜泵、物料罐、过滤器、2KS、调压器、空打保护器等组成一套完整的供漆系统，是喷涂系统的重要组成部分，其承担着从原料供应到原料调节预混配比等重要的作用，是执行机构的必要前提。物料包含油漆、固化剂和清洗剂。

项目选用的是史陶比尔（Staubli）TX250系列6轴机器人，也是*新款的机器人。整个机器人系统由3个部件组成，包括控制器CS8C、机械手臂（Arm）以及手动示教盒（Manualcontrolpendant，MCP）。

三、控制系统架构

此套系统的总控系统控制器采用西门子S7-1500PLC作为主控制器，WinCCProfessionalV13SP1作为上位机操作画面，TP1200作为操作面板，天车、机器人和供漆系统分别采用S7-1200作为控制器。S7-1500总控系统通过PROFINET总线与喷涂机器人系统、供漆系统和悬挂行走系统通讯，完成系统整体控制，实现对系统运行状态的实时监控及操作，保证对整个工件的连续喷涂。控制系统架构如图4所示，主控系统硬件设备表单，如下表1所示。

四、控制系统实现的功能

悬挂式机器人喷涂系统可以实现对天车系统和机器人喷涂系统的单独进行操作。在现场天车可以通过操作屏TP700进行操作，分别对X、Y和Z轴伺服电机进行上电、零点校准、**定位等。

供漆系统的现场屏TP700可以显示油漆液位、清洗剂液位、固化剂液位、管路压力、电磁阀状态、流体调压器状态、2KS系统各种油漆的自动配比情况、气动泵以及防空打保护器等。

S7-1500使用SIMATIC存储卡作为程序存储器。SIMATIC存储卡主要有以下功能:

作为CPU的装载存储区,离开存储卡CPU就无法运行。

可以用于更新S7-1500CPU及集中式IO模块的固件版本。

读取服务数据。

清除存储卡中的项目数据

有些情况需要清除存储卡中的项目数据:

忘记了设置的读写保护密码,如果需要再次下载程序时。

当前要下载的博途项目版本比存储卡里的项目版本低,比如,存储卡中的博途项目版本是V16,但是当前需要下载V15版本的项目,就有可能下载不了。

下载项目过程中发生了意外终止,比如网络中断,这样会造成存储卡中的项目不完整,TIA STEP7无法再连接CPU进行下载。

清除存储卡项目数据的方法:

通过 CPU 的显示屏进行格式化。

使用TIA STEP 7 进行格式化。

使用市售SD卡读卡器删除项目文件。

1.通过 CPU 的显示屏进行格式化

这种方式无需额外硬件和软件,但要求CPU和显示屏的固件版本必须大于或等于V2.0。这种方式适用于忘记读写保护密码的情况。具体操作步骤如下:

(1) 通过左右箭头键选择Settings菜单,点击OK键进入,如图1所示。

图 1 选择进入Settings菜单

(2) 通过下箭头键选择Card handling菜单项,单击OK键进入,如图2所示。

图 2 选择进入Card handling菜单项

(3) 选择Format card菜单项,单击OK键进入,如图3所示。

图 3 选择进入Format card菜单项

(4) 单击OK键确认进行格式化操作,PLC将进入STOP模式,如图4所示。

图 4 确认格式化操作

2.使用TIA STEP7 进行格式化

这种方式需要一台安装了博途软件的计算机,并跟CPU在线连接,这种方式不适用于忘记读写保护密码的情况。

具体操作步骤如下:

① 在项目树中双击“在线访问"。

② 选择电脑网卡。

③ 双击“更新可访问的设备"菜单项。

④ 选择搜索到的连接的CPU。

⑤ 打开 CPU 的“在线与诊断"视图。

⑥ 选择"功能"菜单中的"格式化存储卡"。

⑦ 单击"格式"。

⑧ 单击"是"确认提示

S7-200 有两个 置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM） 信号波形。

当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电

机的速度和位置的开环控制。 置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。

2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息

借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下：

⑴ *大速度 （MAX_SPEED）和启动/停止速度 （SS_SPEED）

1是这2 个概念的示意图。

MAX_SPEED 是允许的操作速度的*大值，它应在电机力矩能力的范围 。 驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定

1  *大速度和启动/停止速度示意

SS_SPEED：该数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEED 的数值过 低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。如果SS_SPEED 的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和减速时间

加速时间ACCEL_TIME：电机从 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。 减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。

2 加速和减速时间

加速时间和减速时间的缺省设置都是1000 毫秒。通常，电机可在小于1000 毫秒的时间工作。参见图2。这2 个值设定时要以毫秒为单位。

注意：电机的加速和失速时间要 过测试来确定。开始时，您应输入一个较大的值。逐渐减少这个时间值直至电机开始失速，从而优化您应用中的这些设置。

⑶移动包络

一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。 位控向导提供移动包络定义界面，在这里，您可以为您的应用程序定义每一个移动包络。PTO 支持*大100 个包络。

定义一个包络，包括如下几点：①选择操作模式；②为包络的各步定义指标。③为包络定义一个符号名。

⑴选择包络的操作模式：PTO 支持相对位置和单一速度的 续转动，如图3所示，相对位置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。单速续转动则不需要提供终点位置，PTO 一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。

3   一个包络的操作模式

⑵包络中的步

一个步是工件运动的一个固定距离，包括加速和减速时间 的距离。PTO 每一包络*大允许29 个步。

每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。图4 所示为一步、两步、三步和四步包络。注意一步包络只有一个常速段，两步包络有两个常速段，依次类推。步的数目与包络中常速段的数目一致。

4   包络的步数示意

7.2.5    使用位控向导编程

STEP7 V4.0 软件的位控向导能自动处理PTO 脉冲的单段管线和多段管线、脉宽调

制、SM 位置配置和创建包络表。

本节将给出一个在YL-335A 上实现的简单工作任务例子，阐述使用位控向导编程的方法和步骤。表1 是YL-335A 上实现步进电机运行所需的运动包络。

表1                步进电机运行的运动包络

1、使用位控向导编程的步骤如下：

1）为S7--200 PLC选择选项组态 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0软件命令菜单中选择 工具→位置控制向导并选择配置S7-200PLC内

置PTO/PWM操作，如图5所示。

图5 位控向导启动界面

2）单击“下一步"选择“QO.0"，再单击“下一步"选择“线性脉冲输出 PTO）"

　　漏电，是用电器外壳和市电火线间由于某种原因连通后和地之间有一定的电位差产生的，检测漏电的**方法就是用电笔接触带电体，如果氖泡亮一下立刻就熄灭，证明带电体带的就是静电，如果长亮定是漏电无疑。
　　漏电产生的原因有二：
　　（1）有些用电器采用的电路板自身有问题（电路板低压电路没和220V的交流电隔离，本身就 带有市电），采用开关电源的电器多属这一种情况。如有些老式彩电，人一摸到天线就会有手麻的感觉，这就是天线和电路板相连产生的漏电。不过这些电对人没多 大危险，因为电路板和市电间有一个阻值很大的电阻，产生的电流很小。
　　（2）即便是用电器的电路板本身没问题，但由于某些元件漏电（尤其是电容）或是由于电路板受潮、灰尘太多，也会出现漏电的现象，如有一些用电器外壳一开始不带电，但用了一段时间后又带电了，多属这种情况。
　　1.漏电故障的危害。
　　漏电发生的前提是电气设备外壳是金属而其作用只限于封闭与美观等，工作时不参与导电。而灯具类电气设备其外壳一般为玻璃、塑料、透明陶瓷等材料，所以不会发生漏电现象。
　　故可能发生漏电的设备是外壳为金属且工作时不可带电的一类电气设备。
　　危害的对象则是当该类设备发生漏电时接触设备的人，而且故障不排除，发展下去就会演变为短路，造成相关一系列危害。
　　2.漏电的定义
　　所谓漏电是指外壳为金属的用电器，工作时不允许外壳带电，由于某种原因引起绝缘损坏使其外壳带电进而对人形成接触电压的现象。
　　漏电是介于正常和短路之间的一种故障，可以说漏电就是短路的前奏，及时排除这类故障是防止短路的有效措施。
　　3.漏电保护接线。
　　漏电保护的空气开关一定要将火线和零线同时接入，不可接PE线。电气设备的A、B、C三点分别接在设备的插座上。

　　防范措施
　　如果出现外壳带电，摸到有明显的刺痛感，这种情况就有可能属于漏电了，可以用我们前面介绍的办法进行检测。遇到这种情况应该从防范漏电入手。笔者在实践中总结出了三种方法，供大家参考：
　　①*简单的做法就是交换火线和零线的位置（如将两相插头转180度后再插入插座），这种方 法一般很有效。因为有些用电器必须遵循“左零右火”的原则，插反后就会出现外壳漏电的现象。尤其是电脑及打印机等更要严格遵循这个原则。笔者就曾遇到了这 种情况，插头插反后电脑主机和打印机都带了电，手不敢碰金属外壳，用电笔测试， 氖泡很亮，用万用表测它与地的电压竟达到160多伏，交换火线和零线的位置后就一点电也不带了。
　　②清扫电路板的灰尘，尤其是电源主板的灰尘。因为如果灰尘多了有时就会导电（特别是受潮时），把高压和低压部分连通后外壳就可能带电。这种情况应清理电路板上的灰尘，如果受潮后的灰尘不易除去，则用无水酒精清洗，完了以后用电吹风吹干驱除潮气。
　　③如果以上方法都不行，那么*有效的方法就是将外壳接地。把这些电引到地，人就不会被“电”了。
　　实际上，我们电脑在日常应用中通常是和多个外设连起来的，如显示器、打印机和扫描仪等甚至 还有局域网，只要有一个设备漏电，那么通过数据线或网线就会把电串到每一个设备上。所以，我们有时摸到电脑主机箱有电，但不一定是电脑主机漏的电，我们在 检查时应断开连接，逐个检查，找到“漏电元凶”。
　　应该安装漏电保护开关或漏电保护插座，对防范严重漏电事故的发生有较好效果。