自動貼標機PLC控制系統(tǒng)軟件設計案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u13403自動貼標機PLC控制系統(tǒng)軟件設計案例概述 17731.1貼標機的自動控制系統(tǒng)方案選擇 1241511.2編程語言介紹 4159091.梯形圖（如圖1.5.1） 5128902.指令表（如圖1.5.2） 582061.功能模塊圖（如圖1.5.3） 5103491.順序功能流程圖（如圖1.5.4） 6188292.結構化文本（如圖1.5.5） 8274951.3主要控制流程 1067441.4PLC主控制程序設計 1090811.1.1程序塊設定 1030471.1.2貼標主程序設計 11138561.1.3手自動控制 14281.5組態(tài)監(jiān)控界面設計 20119391.5.1監(jiān)控界面概述 2026361.5.2組態(tài)監(jiān)控畫面的建立 20234311.5.3定義設計變量 25116171.5.4組態(tài)動畫的完成 251.1貼標機的自動控制系統(tǒng)方案選擇對于傳統(tǒng)包裝行業(yè)中的貼標機來說，一般有兩種控制系統(tǒng)方案來使用，在這其中的執(zhí)行機構一般采用伺服電機、步進電機和氣動元件，控制系統(tǒng)采用PLC作為主控制器，對于智能化的設備，采用整套視覺系統(tǒng)（智能相機或基于PC的視覺系統(tǒng)）與PLC進行配合控制，總體上成本相對較高。亦有部分采用工控機的基于PC的控制系統(tǒng)，目前的大多數貼標機的方案如圖1.1.1和圖1.1.2所示，是基于PLC+智能相機的方案和基于PLC+工控機的視覺系統(tǒng)方案。圖1.1.1基于PLC+智能相機的方案這其實就是通過自動傳輸把已經包裝好的貼標容器直接運輸出來到自動化的貼標機設計方案。由于機械式的包裝固定設備會把兩個包裝容器互相之間直接隔離了一定的空隙，并沿著帶輸送帶運動的方向相互推動。其實經過分析不難發(fā)現，這兩種控制方案的選擇主要區(qū)別在視覺系統(tǒng)的選擇上，這是因為視覺系統(tǒng)也是檢測商品最主要的手段，檢測的精確與否對于后續(xù)貼標的完整性有十分巨大的影響。而造成這種選擇的原因就是成本的提高，高精確度的檢測系統(tǒng)其造價也十分昂貴，這對于本次設計在實驗室貼標工段使用的貼標機控制方案和控制元器件的選擇具有十分大的借鑒意義。而對于在啤酒生產線上的貼標機設計也有意義。自動貼標機通過PLC進行控制,擁有自己獨特的控制系統(tǒng),穩(wěn)定性與可靠性高。以上兩種方案是傳統(tǒng)業(yè)界使用方式，本次設計采用以西門子S7-300為主控制PLC，控制測物電眼、測標電眼和輸送帶電機，控制伺服驅動器、變頻器從而間接控制伺服電機和分瓶電機，從而完成一系列貼標任務。這種方案對比業(yè)界傳統(tǒng)方案更加便宜簡便，適用于實驗室中使用。如圖1.1.3所示圖1.1.2基于PLC+工控機的視覺系統(tǒng)方案圖1.1.3本次設計控制系統(tǒng)方案1.2編程語言介紹早期的PLC僅支持梯形圖編程語言和指令表編程語言，現根據國際電工委員會制定了五種能支持PLC編程的語言，接下來簡單介紹這幾種語言以及它們的特點和應用。1.梯形圖（如圖1.5.1）圖1.5.1梯形圖編程2.指令表（如圖1.5.2）顧名思義，這是直接通過設計指令進行PLC的控制，屬于文本類的控制語言，與梯形圖的控制方法截然不同，且較為復雜。圖1.5.2指令表1.功能模塊圖（如圖1.5.3）功能模塊圖語言是與數字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。圖1.5.3功能模塊圖1.順序功能流程圖（如圖1.5.4）順序模式功能邏輯流程圖設計語言就是為了充分適應使用順序功能邏輯流程控制器的需要，而進行開發(fā)的一種新型編程設計語言。它同時具有梯形圖的順序功能性和指令表的文本類直接控制語言特性，控制完成度較高，但由于十分復雜，雖然有優(yōu)點，但是理解起來晦澀難懂，不如梯形圖那樣看上去可以直接明白控制意圖，所以只用于一些理論研究當中。圖1.5.4順序功能流程圖2.結構化文本（如圖1.5.5）結構化文本語言是用結構化的描述文本來描述程序的一種編程語言，它是類似于高級語言的一種編程語言。屬于指令表的升級型文本類程序，比較高級的程序語言，用途不廣泛。圖1.5.5結構化文本本次設計采用的是西門子公司為其S7-300系列品牌PLC所研發(fā)的配套的TIAPortalv15，支持以上五種編程語言，同時本軟件包含豐富的擴展指令、具備強大的數學運算與仿真功能。TIAPortalv15軟件主界面主要由標題欄、項目樹、程序區(qū)、編譯信息區(qū)、狀態(tài)欄組成。TIAPortalv15編程界面如圖1.5.6所示。圖1.5.6編程界面圖1.3主要控制流程根據主程序可以得到主程序流程圖（如圖1.3所示）。1.4PLC主控制程序設計1.1.1程序塊設定本系統(tǒng)采用的是西門子S7-300的模塊化編程，為實現全自動貼標機的自動控制，建立1個主程序（Main）、2個子程序（手自動和伺服塊）。如圖1.1.1。圖1.1.1程序塊設定1.1.2貼標主程序設計主程序共分為按下啟動按鈕后，系統(tǒng)自鎖，開始進入手動按鈕控制開始,系統(tǒng)進入自動運行階段以及伺服控制貼標模式。如圖1.1.2（1）所示。圖1.1.2主程序圖系統(tǒng)初始化是否貼標完成？伺服電機控制貼標貼標完成，伺服電機停止，準備進行循環(huán)系統(tǒng)初始化是否貼標完成？伺服電機控制貼標貼標完成，伺服電機停止，準備進行循環(huán)否是開始分瓶電機啟動檢測是否存在瓶子？啟動伺服放大器輸送帶電機啟動啟動輸送瓶子進入帶瓶機構，完成覆標否是1.1.3手自動控制（1）手動控制階段，按下啟動按鈕，分瓶帶瓶電機啟動，輸送帶電機啟動。如圖1.1.3（1）所示。圖1.1.3（1）手動控制（2）自動控制模塊當在觸摸屏控制面板按下啟動按鈕時，系統(tǒng)接收到上升沿信號后進入自動控制模式，分瓶電機置位，并開始運行自動步驟1。即準備開始分瓶，讓瓶子進入預定貼標位置。如圖1.1.3（2）。圖1.1.3（2）自動控制開始（3）自動步驟1瓶子進入預定位置開始運行自動步驟1，由照瓶（測物）電眼檢測到瓶子觸發(fā)上升沿使得輸送帶點擊開始自動運行，并且伺服驅動器控制伺服電機開始自動啟動，觸發(fā)自動步驟2開始運行，自動步驟1復位停止。如圖1.1.3（3）。圖1.1.3（3）自動控制1（4）自動步驟2檢測到瓶子后伺服電機啟動進入的自動步驟2，此時測標電眼檢測標簽，檢測到標簽（即上升沿9觸發(fā)）后伺服驅動器置位，伺服電機停止，檢測到瓶子到達貼標位置（即上升沿10觸發(fā)）后進入自動步驟3。如圖1.1.3（4）。圖1.1.3（4）自動控制2（5）自動步驟3當標簽和瓶子都到達指定位置時，伺服電機和輸送帶電機置位再度啟動，開始邊走邊貼標簽。貼完標簽后又回到自動步驟2開始循環(huán)，知道完成貼標數（即產量）到達設定值時輸送帶電機、分瓶電機、伺服電機全部復位，停止工作。完成整個貼標任務。如圖1.1.3（5）。產量計數由照瓶電眼檢測到物體后開始貼標，循環(huán)檢測（即循環(huán)觸發(fā)上升沿），計數由0向上不停加1，直到到達設定值。同時也可通過觸摸屏上產量清零按鈕將計數器的計數值手動清零。如圖1.1.3（6）所示。圖1.1.3（5）自動控制3圖1.1.3（6）產量控制1.5組態(tài)監(jiān)控界面設計1.5.1監(jiān)控界面概述監(jiān)控組態(tài)軟件主要是為了實現對大量數據的分析，控制整個生產過程并且進行監(jiān)測和處理的專門軟件,它們已經被廣泛應用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的各種監(jiān)控軟件平臺中,開發(fā)的環(huán)境良好,使用靈活多樣的組態(tài)操作方式,讓用戶可以迅速地構建起對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)測功能，通用性十分強，在各個層次的專門軟件和工具中均可使用。本次設計就使用了TIAPortalv15軟件自帶的HMI組態(tài)監(jiān)控畫面，在TIAPortalv15軟件中的HMI給用戶在編程時就可以構建組態(tài)監(jiān)控畫面，方便了本設計的運用。TIAPortalv15主要應用于自動化領域，專門針對于企業(yè)和各類用戶的一體化量身設計，它集成了編程和組態(tài)監(jiān)控，是西門子重新定義自動化的平臺，也是標準的自動化工具平臺，能夠將工業(yè)生產的流程數據進行匯總，建立高效的管理平臺，幫助用戶及時準確的獲取信息，及時的建立監(jiān)控畫面，得到最優(yōu)的控制方案。TIAPortalv15軟件自帶的HMI組態(tài)監(jiān)控畫面的組態(tài)環(huán)境中可以完成組態(tài)的配置。1.5.2組態(tài)監(jiān)控畫面的建立首先在我們已創(chuàng)建好的程序中打開項目視圖。首先要添加HMI設備，有以下幾個步驟：1.使用項目樹添加一個新設備。如圖1.5.1所示。圖1.5.1新建2.選擇一個HMI設備并創(chuàng)建一個新名稱。創(chuàng)建完HMI設備后，雙擊打開HMI設備向導。HMI設備向導以“PLC連接”對話框開始。接下來創(chuàng)建HMI畫面的模板。如圖1.5.2所示。圖1.5.2選擇顯示1.組態(tài)與PLC的連接。將設置的HMI與選定的PLC連接起來。如圖1.5.3。圖1.5.3連接PLC1.選擇模板的背景色和頁面的構成元素。如圖1.5.4所示。圖1.5.4顏色選擇2.報警系統(tǒng)。根據設計的項目決定是否需要禁用報警系統(tǒng)。如圖1.5.5所示。圖1.5.5報警設置1.將以后要在其中創(chuàng)建圖形元素的畫面重命名為"HMI"。如圖1.5.6所示。圖1.5.6畫面建立7.系統(tǒng)畫面。根據項目要求自行設計與系統(tǒng)連接的模塊。如圖1.5.7所示。圖1.5.7系統(tǒng)選擇8.啟用下面的按鈕區(qū)域并插入“退出”(Exit)按鈕?？墒褂迷摪粹o來終止運行系統(tǒng)。如圖1.5.8所示。圖1.5.8按鈕設置9.單擊工具欄上的“保存”(Save)按鈕來保存該項目。此時已在項目中創(chuàng)建了一個HMI設備并為HMI畫面創(chuàng)建了一個模板。在項目視圖中，創(chuàng)建的HMI畫面將顯示在編輯器中，以方便我們開始進行設計。如圖1.5.9所示。圖1.5.9設置完成畫面

1.5.3定義設計變量為了更有效的完成對生產現場的控制，需要實現組態(tài)畫面中的圖形與變量連接。圖形的屬性設計就是