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移载码垛机器人控制系统硬件选型

时间：2017-12-08 来源：机器人在线阅读：8616

3 控制系统硬件选型

1 PLC

PLC (Programmable Logical Controller)作为可编程逻辑控制器，其工作原理是利用其内部存储器和相应的控制指令来控制执行各项逻辑动作运算;PLC中包含丰富的指令，如位逻辑指令、通信指令、逻辑运算指令、中断指令等，并通过v0(数字量和模拟量)接口来控制各种操作和顺序动作的执行

由于PLC的种类较多，如西门子PLC、三菱PLC、欧姆龙PLC等等，接下来就需要进行选型来搭建控制系统。PLC作为运动控制系统的核心控制器件，是整个控制系统的大脑，所以对于PLC的选型是十分重要的，这将会影响到整个控制系统运行是否稳定、可靠、高效。

PLC型号的选择主要通过以下几方面进行:

(1)输入输出(I/O)点数的估算;

(2)存储器容量的估算:

(3)控制功能的选择;

(4) PLC型号、性价比的选择等;

通过与三菱、欧姆龙等PLC进行对比分析，最终选择西门子S7-200 Smart PLC作为码垛控制系统的控制器，这款PLC是西门子专门针对中国市场开发制造的一款小型PLC;选择的依据有以下几条:

①在其本体就集成有三路高速脉冲输出，满足码垛机三轴的运动控制，不需要再另外扩展其

他运动模块，而且可以利用向导功能实现轴的组态，有利于编程设计;

②小型化、模块化的结构设计，可以实现模块之间的无缝拼接;Smart PLC提供多款功能扩展模块，方便使用，并具备较全的控制功能;

③支持以太网通讯，使用一般的网线就能够实现PLC与PLC, PLC与HMI之间，以及与上位机之间的通讯，比较容易建立控制系统网络;同时还可以利用网线直接实现PC与PLC之间的通讯，不用专门的编程电缆，更加方便用户对程序的监控、修改和上、下载;

④编程软件STEP 7-MicroWIN SMART，软件编程简单，易于掌握，其编程语言同西门子S7-200系列PLC编程语言类似，之前经常使用此款PLC，所以有利于用户程序的开发，同时可以缩短开发周期:

⑤性价比高，因为这款PLC是针对中国市场设计的，所以在性价比方面非常合适。

同时根据码垛的实际应用与功能，确定输入输出(v0)点数，选择扩展模块。这里根据码垛生产线所实现的功能，规划输入输出(v0)点表，需要57DV36DQ;而本体PLC为CPU ST60具备36DV24DQ，所以这里选用扩展模块EM DR32 (16DV16DQ)与EM DT 16 (8DV8DQ );所以该码垛控制可具备60DV48DQ，共108个输入输出(I/O)点，满足功能需要。

2 人机界面

人机界面HMI (Human Machine Interface )，是一种用于用户和机器之间进行通信、发送指令以及接收数据的设备。HMI己成为建立工业控制系统中重要的组成部分，根据实际的系统建立的要求，一般人机界面需要具备以下几个基础功能:数据的实时显示与记录、控制系统的图形接口控制、故障报警功能、历史数据访问等。通过这样的人机界面可以有效的帮助操作人员对控制系统进行相应的操作，并对系统的运行情况有一个直观的了解，实时掌控设备的运行情况。在发生故障或者运行出错时，能够通过触摸屏快速的发现故障问题，同时还能获取相应的消除错误的指示操作，有利于操作人员及时的发现并解决问题。触摸屏就是一种直观的人机界面，通过对触摸屏上各种对象的操作，来实现对控制系统的操作和监控，简单、便捷、高效;一般情况，触摸屏可由以下三个部分组成:

(1)传感器(触摸屏):用于检测用户在触摸屏幕时所输入的相关信息;

(2)触摸屏控制部件:将传感器检测到的信息转换成数字信号发送给主机，同时接收主机发送的指令并执行;

(3)驱动程序及软件工具:应用软件通过驱动程序与屏幕交换信息。

触摸屏有以下几种类型:电阻式、电容式、红外线式以及表面声波式;并且具有可靠耐用、操作简便易于掌握、反应速度快等优点，使得人机交互的能力得到了提高;触摸屏不仅可以向PLC发送指令，触摸屏同时可以接收PLC发送过来的数据信息，并进行执行操作或者显示结果。这种人机交互的触摸屏为工业自动化控制带来了极大的便利，更加直观、更加容易操作、同时能够面向多种应用场合，现已成为控制系统的重要组成。

根据所选择的西门子Smart 200 PLC的型号对触摸屏进行选型，在这里选用就选用相应的西门子700IE触摸屏，都是西门子的产品，所以方便使用和通信，其编程是使用软件SIMATIC WinCCflexible进行操作监控界面的编程，快捷高效。