串列线对接系统的设计

卞开军 1 陈峰 2 杨仲平 3

江苏壹利特机器人科技有限公司 江苏扬州 225800³

摘要：随着工业自动化控制在电缆制造业的不断提高,电缆设备的智能化要求越来越高；其中电缆生产线上各种电缆运转盘,为了节省人工成本，很多生产厂家采用AGV智能运输，本文主要介绍了如何使用PLC实现电缆周转盘上下盘与AGV对接自动控制，系统采用西门子系列PLC完成系统的控制功能，并实时显示设备运行状态、工作参数、传感器状态等。

关键字：AGV、PLC、OPC协议；

1概述

1.1设备功能

现场设置PLC和触摸屏组成了独立的控制系统，可以完成与AGV自动上下盘，还可以通过以太网和电缆车间集控室进行OPC协议通讯，实现与AGV实时信号传递。

1.2设备组成

串列线对接装置系统主要有以下几部分组成：

（1）进盘AGV区：主要用于存放AGV运送电缆周转盘；

（2）进盘缓存区：主要用于电缆周转盘缓存；

（3）进盘区：串列线主机装置储线区生产，需要周转盘，从进盘区进入；

（4）出盘缓存区：串列线主机当完成一盘电缆线制作，将满线周转盘输送至出盘缓存区；

（5）出盘AGV区：用于AGV将满线周转盘运送至下一个工位；

1.3设备工艺流程

串列线对接系统主要分为AGV空周转盘的运送、AVG满线周转盘运送至下一个工位机台、与串列线主机联动。

（1）AGV空周转盘的运送：进盘AGV区的漫反射光电开关检测不到周转盘，串列线对接系统呼叫AGV,运送空的周转盘，当AGV到达进盘AGV区，AGV控制系统通过OPC协议发送请求进入进盘AGV区信号，串列线对接装置确认信号，发送允许AGV进入卸货信号，AGV完成一个空周转盘放置，离开时候复位信号。

（2）AVG满线周转盘运送至下一个工位机台：出盘AGV区的漫反射光电开关检测到满线周转盘，串列线对接系统呼叫AGV,将满线周转盘输送至下一个工位，当AGV到达出盘AGV区，AGV控制系统通过OPC协议发送请求进入出盘AGV区信号，串列线对接装置确认信号，发送允许AGV进入取货信号，AGV完成一个满线周转盘输送，离开时候复位信号。

（3）与串列线主机联动：进盘AGV区的漫反射光电开关检测到周转盘，通过无杆气缸周转盘送至进盘缓存区，进盘缓存区检测周转盘，再送至进盘区，当串列线主机发送进盘允许信号，周转盘进入串列线储线区。当串列线主机储线区，完成一盘满线的制作，将满线周转盘送至出盘缓存区，检测周转盘存在信号，再送至出盘AGV区，等待AGV取货，运送至下一个工位。

2控制系统

控制系统选用西门子S7-200SMART系列PLC和SMART 700 IE V3型触摸屏作为设备的控制中心，实现对设备的气动电磁阀、传感器等检测执行器件的在线控制及过程参数设定和上位显示，通过对SMART 700 IE V3型触摸屏的组态，形成快捷、方便、明了的人机操作界面。通过操作界面可方便的直接输入系统控制参数和访问系统的工作状态（进盘区状态、进盘AGV区状态、进盘缓存区状态、出盘缓存区状态、出盘AGV区状态、系统运行时间、气缸的点动）。对于系统使用中气缸开关不到位等非正常工作状态，控制系统发出画面报警及声光报警并启动设备保护动作。

2.1控制功能

AGV卸货信号交换；AGV取货信号交换；与串列线主机信号交换；串列线对接装置动作处理；

2.2网络设计

系统设置一台S7-200SMART PLC，用来控制串列线对接装置。PLC上的RS485接口用来连接SMART 700 IE V3型触摸屏，PN接口则用来与PC站进行OPC协议通讯，用于AGV与串列线对接装置信号的交换。这样PLC作为一台独立的系统连接到电缆车间工业以太网主干上。串列线对接装置系统控制网络图（如图1）。

图1 串列线对接装置系统控制网络图

2.3控制模式

（1）单机手动模式

单机手动模式主要用于现场设备维修、调试。

（2）自动模式

自动生产模式是系统正常生产时的工作模式。经人工输入或确认生产指令后启动生产，整个生产过程自动完成。操作人员只需要对生产流程、生产状态信息进行监控即可。

（3）急停模式

在主控制站设置急停按钮，当操作人员发现设备或过程控制出现异常情况时，可按下急停按钮迅速切断设备的总动力电源，以保证人身、设备的安全，故障排除后，解除紧急情况，系统方可正常工作。。

2.4软件设计

串列线对接装置系统采用西门子smart系列软件进行硬件组态和用户程序设计。PC站与SMART200 通过OPC通讯协议，传送AGV的信号交换。

在 STEP7 中组态 PC Station。（如图2）

通过Station Configuration Editor 添加OPC Server

2.4.1 PLC程序设计

（1）AGV卸货程序：点击“启动”按钮，进盘AGV区，检测没有周转盘，串列线对接装置系统，通过OPC通讯协议，呼叫AGV输送周转盘，AGV带着周转盘，进入进盘AGV区，再次交换工位信号，完成周转盘的卸载：部分梯形图如图（4）

2. AGV取货程序：点击“启动”按钮，出盘AGV区，检测满线周转盘，串列线对接装置系统，通过OPC通讯协议，呼叫AGV当AGV进入出盘AGV区，与串列线对接装置系统，进行信号交换，确认工位有周转盘，且允许取货信号，AGV取走满线周转盘，输送至下一个工位。 程序类似AGV卸货程序。

2.4.2 OPC程序设计

(1)在 STEP7 软件中，通过“Options”>“Set PG/PC Interface”进入设置界面，设置网卡驱动。

(2)通过Windows “开始”>“所有程序”>“Siemens Automation>“SIMATIC”>“SIMATIC NET”>“Communication Setting”进入配置控制台检查。

（3）STEP 7 软件中，选择相应的 PC Station 站点，点击下载图标，下载 PC Station 项目组态。

（4）下载完成后，再次打开“Station Configuration Editor”，PC Station运行以及连接状态将更新,如图(5)

3 .结束语

S7-200SMART是一款高性价比小型 PLC产品。结合西门子 SINAMICS 驱动产品及人机界面产品，串列线对接装置，解决了AGV运输与串列线主机的对接过程，大大节省了人工成本，同时提高了运输效率。

参考文献

《SIMATIC S7-200 SMATT 可编程序控制器产品目录》西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,2017年9月；

《SIMATIC WinCC SMART触摸屏使用手册》西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,2017年7月；

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