西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8型号齐全

西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8型号齐全

1 引言
有些弹性产品(如生活用纸等)需要压缩包装，由于每一种产品规格及种类多样性，对包装的尺寸往往需要工作过程中实时进行修正，也就是根据控制工作过程对计数器或定时器等外部修改设定预置值。

2 包装过程及控制要求
在传输带上的成品按一定数量(以一包或一盒数量来确定)推入工位或人工放入，到工位后工位上部的气缸挡板上、下动作来对齐产品，对齐之后左右挡板进行压缩，其压缩的距离由外部设定，完成压缩之后由推进挡板往夹紧传输带推入，同时左右压缩挡板退回原位，为下一步工序做准备，而夹紧传输带按件数分批移动，把产品送入到包装袋内，然后包装袋热封，封切工序完成整个包装过程。
(1) 上述工位动作各自独立、互不牵制，但要协调动作;
(2) 包装有“手动”、“回归始位”、“单步方式”、“连续方式”4个工作状态;
(3) 急停时，立即停止一切工作，解除急停的方式有2种:一种是仍然保持在“单步方式”或“连续方式”状态，故障解除后，接着进行“单步方式”或“连续方式”工序动作，直至结束。另一种是切换到“手动”或“回归始位”状态，均按“手动”或“回归始位”要求动作。

3 PLC、I/O配置
充分利用PLC的软、硬件资源，针对压缩包装工序特点及实际情况，选用OMRON公司的CPM1A-30CDR基本单元，由于输出点变化频率不高，所以选用了继电器输出型。对检测距离采用编码器计数方式进行测量。

4 软件设计
(1) 总体软件
由于包装动作各自独立且各工作状态基本为顺序控制。图1为总体框图(梯形图略)，首先判断有无急停，进入什么工作状态，确定工作状态后按控制要求实现相应的工序顺序控制。其中，公共处理部分是实现高速计数读入处理及顺序控制等功能。
(2) 压缩距离的外部设定
一般来说，产品规格和种类多样化时，压缩的距离设定有两种情况:一种是一旦产品规格尺寸确定，则它的压缩距离也就确定，即为常数;另一种情况是随时可变量的。

图1 总体软件流程框图

a) 压缩距离为常数时的外部设定方法
PLC允许由外部对计数器预置值加以设定。通常设计中采用拨码器或PT终端器，因此，欲构成4位BCD码，则需要占用16点输入通道，而且每更换规格需重新设定预置值。这样的话，就需要选择I/O点容量大一些的PLC，导致成本增加和不便。若采用按钮或开关、编程技巧，输入点可以在一定程度上得到扩展，本设计和应用中输入通道占用0103、0104点，可输入4种产品规格的压缩尺寸值，图2中可见，用@MOV(21)将事先按产品规格设定的压缩距离尺寸值设定，只有选规格并启动0100就可以实现相应压缩距离的目的。

b) 压缩距离随时改变时的外部设定方法
在图3梯形图中可以看出，0103通道作为计数器外部预置值设定的输入通道，它经过2个时间继电器:第1个延时t1=100ms，它专门滤除信号前沿抖动及尖脉冲干扰信号;第2个用来消除信号后沿抖动t2=1s。数字滤波的信号到计数器CNT000的计数输入端，若需要观察该预置值时，在输出1103通道中接入数显电路，当改变预置值后，一旦0104闭合，2000将ON一个扫描周期，即执行一次@MOV(21)指令，将CNT000的内容送到HS01通道与编码器计数相比较，控制1000和1001线圈来左右移动距离。从而实现由外部预置值的设定，显然，这种方法操作方便，又大大地减少了I/O点资源。

5 结束语
CPM1A-30CDR在包装机中已得到实际应用，经历了试车和生产的考验，达到了设计要求，PLC具有设计

图2 常量外部设定梯形图

图3 变量外部设定梯形图
方便灵活、体积小的特点，其应用具有广阔的前景。

1 引言
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工作或操纵工具的自动化装置。而可编程逻辑控制器(PLC)由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改、易于扩展和维护、环境要求低、体积小巧、安装测试方便等性能在工业控制中有着广泛的应用。根据我们所设计的机械手的驱动部件为步进电机驱动器的特点，我们采用了日本OMRON公司生产的位置控制单元模块NC111，用来产生脉冲和方向电平，来控制机械手的运行。

2 四自由度机械手的结构及运动
四自由度机械手为圆柱坐标型，可实现X轴伸缩、Z轴升降、底盘、腕回转功能。驱动全部采用步进电机控制，夹爪采用气动方式控制。机械手主要完成从3台辊道输送带到立体仓库出货台之间的货物传递。
(1) 四自由度机械手主要性能指标
X轴:大移动距离420mm
Z轴:大移动距离420mm
底盘回转:小控制转角0.09°，大回转角小于等于300°
腕回转:小控制角0.9°，大回转角小于等于300°

图1 四自由度机械手限位开关示意图

图1为四自由度机械手的限位开关示意图，其中SQ1~SQ7为限位开关。其作用是保护运行时不会因为过限而造成机械上的损坏。
(2) 运动流程根据实际需要而定，如上升嘧笮朽逆时针旋转嘧ナ肿ソ羿下降嘤倚朽顺时针旋转嘧ナ址潘舌返回，还可以有其他工作流程。

3 机械手的工作原理
机械手的伸缩、升降、转盘、抓手的运动是由步进电机驱动器来控制的，型号为SH-2H057。其步进电机驱动器的输入脉冲和电平信号是由PLC上的NC111模块来提供的。其电路原理图如图2所示。

图2 机械手工作的电路原理图

(1) 步进电机驱动器
本驱动器的输入信号共有3路，分别是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE。它们在驱动器内部分别通过270Ω的限流电阻接入负输入端，且电路形式完全相同。OPTO端为3路信号的公共正端(3路光耦的正端输入)，3路输入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以OPTO端须接外部系统的VCC，如果VCC是+5V则可以直接接入;如果VCC不是+5V则需外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦提供8-15mA的驱动电流。
a) 步进脉冲信号CP
步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度，也就是说,驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角，改变CP脉冲的频率,能改变步进电机的转速，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机jingque定位。这样就可以很方便的达到步进电机调速和定位的目的，本驱动器的CP信号为低电平有效，要求CP信号的驱动电流为8-15mA，对CP的脉冲宽度也有一定的要求，一般不小于5μS，如图3所示。
b) 方向信号DIR
方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向。此信号为高电平时，电机正转;为低电平时，电机反转。电机要转向，必须在电机停止以后进行，如图4所示。

图3 CP的脉冲宽度以及高低电平方式

图4 方向信号DIR

c) 脱机电平信号FREE
当驱动器上电以后，步进电机处于锁定状态(未施加CP脉冲时)或运行状态(施加CP脉冲时)，可以用FREE信号,手动调整电机而不关闭驱动器。
(2) NC111模块的工作原理
C200-NC111是C200PC用于位置控制的智能单元。它可以为步进电机驱动器或伺服电机驱动器输出脉冲，以控制运动部件的位置和速度。
a) 性能指标
l 每个单元可以控制一个轴;
l 输出控制脉冲:-8388607~+8388606;
l 脉冲速率:1~99990个/s;
l 脉冲速率得变化:控制系统可实现阶梯式自动加减速,加速度为每毫秒1~999每秒脉冲;
l 原点搜索:可监测原点或原点信号;也可进行原点补偿0~9999个脉冲;也可高速或接近现有速度搜索原点;
l 间隙补偿:0~9999个脉冲;
l 手动操作:可高速点动，低速点动和微动;
l 多点定位:可一次定位20点，以15种速度变化;
b) 系统配置
图5为NC111的结构框图。
位控单元有自己的微处理器和存储器，还有脉冲发生器和I/O接口。位控单元既可以被PC主CPU单元控制，也可以直接由控制台的外部输入信号控制。一方面它通过总路线及接口电路与C200HPC相连，与主CPU频繁交换信息;另一方面又通过I/O连接器接收外部开关量输入及输出脉冲。位控单元根据PC发出的控制指令和接收到的

图5 NC111的结构框图

外部输入信号，由自身的CPU执行具体的定位算法，并依执行的结果控制脉冲发生器输出脉冲数及频率。位控单元减轻了主CPU的负担，它终还是作为C200HPC的一个智能接口单元，占用相应的I/O地址。NC111插入C200HPC的底板槽中，通过一条40芯插头与外部I/O连接。NC111接收外部的操作按钮、限位开关的信号，输出脉冲信号，用户通过PC向NC111设置参数及发出命令，NC111即可自动根据现场的检测信号和PC的命令来调整控制输出，达到准确定位。

4 机械手流程图及NC111模块的数据区设置
4.1 启动后机械手的流程
(1) 首先进行机械手的伸缩、升降、转盘和抓手的重启动和原点搜索;
(2) 机械手的伸缩臂向前，同时转盘顺时针旋转，一直分别运行到NC111模块bbbbbbbbing bbbbbb #0中设置的输出脉冲个数时停止;
(3) 机械手下降，一直到下降到NC111模块bbbbbbbbing bbbbbb #0中设置的输出脉冲个数时停止;
(4) 抓手电磁闸启动，抓手抓紧，抓起货物A;
(5) 机械手的升降进行原点搜索;
(6) 机械手的伸缩臂向后，同时转盘逆时针旋转，一直分别运行到NC111模块bbbbbbbbing bbbbbb #1中设置的输出脉冲个数时停止;
(7) 机械手下降，一直到下降到NC111模块bbbbbbbbing bbbbbb #1中设置的输出脉冲个数时停止;
(8) 抓手电磁闸再次启动，抓手放松，货物A放下;
(9) 再次对机械手的升降进行原点搜索;
(10) 机械手的伸缩臂、转盘进行原点搜索，全部复位。
图6是完成用机械手把货物从辊道上运到堆垛机货台上的一个流程。其它流程与其大体相似，只是在脉冲个数上的设置有所不同。本程序已经投入使用，一切工作正常。

图6 机械手流程图

4.2 NC111模块在DM区的数据设置
NC111模块在DM区的数据设置如图7所示。

图7 NC111模块在DM区的数据设置

5 结束语
本文以武汉大学物流控制系统实验装置为例，介绍了日本OMRON公司生产的NC111位置控制单元模块在机械手步进控制中的设计应用。说明了机械手的动作原理、设计要求、程序设计方法。本文介绍的程序已在实际生产中获得了成功的应用