基于西門(mén)子S7-1200PLC 的氣密性檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黨麗峰，顧馳宇

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

0 引 言

氣密性檢測(cè)對(duì)象裝置主要用于檢測(cè)目標(biāo)容器（塑料瓶）的氣密性程度，利用電磁閥和真空發(fā)生器對(duì)目標(biāo)容器抽真空，采集氣壓力表頭的反饋信號(hào)從而判斷目標(biāo)容器的氣密性是否達(dá)標(biāo)[1]。這類氣密性檢測(cè)裝置還可以用于小型目標(biāo)件的吸起與重新落位，在裝配流水線上應(yīng)用廣泛。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)由支架、平推氣缸、下落氣缸、吸盤(pán)等部件構(gòu)成，2 個(gè)氣缸上均配有到位及復(fù)位磁性開(kāi)關(guān)[2]。首先需要根據(jù)目標(biāo)容器塑料瓶的體積大小適當(dāng)調(diào)整2 個(gè)氣缸及支架的機(jī)械位置，使得平推氣缸動(dòng)作時(shí)恰好能夾緊塑料瓶，且下落氣缸動(dòng)作時(shí)恰好能使吸盤(pán)與塑料瓶的瓶口無(wú)縫吸合。2 個(gè)氣缸分別由2 個(gè)電磁閥控制，此外還有1 個(gè)電磁閥連接了真空發(fā)生器作為吸真空裝置，并連接有反饋真空完成狀態(tài)的氣壓力表頭，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

2 系統(tǒng)的電氣控制

該氣密性檢測(cè)系統(tǒng)的控制部分由計(jì)算機(jī)、PLC 和觸摸屏組成，三者之間通過(guò)交換機(jī)、以太網(wǎng)連接，系統(tǒng)電氣控制圖如圖2 所示，IP 分配：計(jì)算機(jī)為192.168.0.1，PLC 為192.186.0.2，觸摸屏為192.168.0.3。

2.1 西門(mén)子S7-1200PLC

S7-120PLC 控制器設(shè)計(jì)緊湊，將微處理器、輸入輸出電路、通信PROFINET 接口、高速運(yùn)動(dòng)、板載模擬量輸入等組合在一起，功能強(qiáng)大，使用方便，應(yīng)用于各種控制場(chǎng)景。程序運(yùn)行中，CPU 將包含監(jiān)控應(yīng)用中的設(shè)備所需的邏輯。CPU 根據(jù)用戶程序邏輯監(jiān)視輸入并更改輸出，用戶程序可以包含布爾邏輯、計(jì)數(shù)、定時(shí)、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能設(shè)備的通信[3]。

2.2 人機(jī)界面

人機(jī)界面采用臺(tái)達(dá)觸摸屏DOP-B07E411，彩色7 寸屏幕，16∶9 寬屏幕65536 色TFT；分辨率為800×480 pixels，內(nèi)置82 M Flash Rom，支持以太網(wǎng)通信。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)控制要求

首先將塑料瓶放置于底部指定位置，此時(shí)平推及下落氣缸均在復(fù)位位置，當(dāng)觸摸屏上啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，2 s 后平推電磁閥響應(yīng)動(dòng)作，平推氣缸工作，反饋平推到位狀態(tài)，將塑料瓶夾緊；其次，平推到位后延遲1 s 下落電磁閥工作，下落氣缸響應(yīng)動(dòng)作，反饋下落到位狀態(tài)，使得吸盤(pán)吸住瓶口；下落到位后再延遲1 s 抽氣電磁閥工作，開(kāi)始對(duì)目標(biāo)容器抽氣至真空狀態(tài)；緊接著，當(dāng)塑料瓶?jī)?nèi)氣壓被抽至真空時(shí)，說(shuō)明抽氣完成，再持續(xù)抽氣閥工作5 s 后關(guān)閉，表示抽真空控制全部完成，反饋一個(gè)啟動(dòng)完成標(biāo)志為1；若抽氣閥持續(xù)動(dòng)作10 s 還未將塑料瓶?jī)?nèi)抽至真空，反饋一個(gè)抽氣錯(cuò)誤標(biāo)志為1，可能是由于目標(biāo)容器破損或者吸盤(pán)未完全貼合瓶口；最后，當(dāng)啟動(dòng)完成標(biāo)志為1 或抽氣錯(cuò)誤標(biāo)志為1 或急停按鈕按下時(shí)，均可立即順序執(zhí)行停止動(dòng)作，首先關(guān)閉抽氣電磁閥；延遲1 s后關(guān)閉下落電磁閥，收回下落氣缸，下落復(fù)位狀態(tài)置位；再延遲1 s 后關(guān)閉平推電磁閥，收回平推氣缸，平推復(fù)位狀態(tài)有效；當(dāng)平推、下落、抽氣三電磁閥都關(guān)閉時(shí)，反饋一個(gè)停止完成標(biāo)志為1，具體控制流程圖如圖3 所示。

3.2 PLC 的I/O 地址分配表

分配表如表1 所示。

表1 I/0 地址分配表

3.3 PLC 程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的程序在博圖V14 軟件中編寫(xiě)，程序分主函數(shù)main、啟動(dòng)函數(shù)startup、子函數(shù)順序啟動(dòng)和順序停止4 大部分。

3.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

觸摸屏上應(yīng)包含啟動(dòng)按鈕、急停按鈕、平推氣缸及下落氣缸的到位與復(fù)位狀態(tài)、抽氣狀態(tài)、啟動(dòng)完成標(biāo)志、抽氣錯(cuò)誤標(biāo)志、停止完成標(biāo)志、真空反饋狀態(tài)等畫(huà)面控件，如圖4 所示。

4 系統(tǒng)調(diào)試

在調(diào)試之前，需要確認(rèn)氣管和電纜連接的有無(wú)問(wèn)題，可以通過(guò)按下電磁閥上的按鍵看對(duì)應(yīng)氣缸是否正常工作（按下氣缸推出，彈起氣缸收回），還需要確認(rèn)目標(biāo)容器塑料瓶的高度、寬度是否符合平推及下落氣缸工作的行程。當(dāng)硬件及機(jī)械都確認(rèn)無(wú)誤后，可以開(kāi)始點(diǎn)擊觸摸屏上的控件進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)表明：系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，漏檢效率低于5%，大大節(jié)約了人工成本。