西门子MAP库指令在三轴机械手设备中的应用

何琳锋++王延盛

摘 要：本文介绍应用西门子MAP库指令发出脉冲控制三轴机械手设备运行的方法，系统阐述了机械手基于MAP库指令的应用及使用方法。以SKPLC-2自动化生产线为例，采用MAP库指令实现了机械手Y轴、Z轴精确移动定位，从而更精确地将分拣物品进行准确的位置分拣，并给出三轴机械手定位系统的硬件设计及软件设计。

关键词：MAP库指令；S7-200 PLC （CPU224）；SKPLC-2

中图分类号： TP241 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）20-130-2

0 引言

随着工业水平不断提高，越来越多的工业控制设备越来越自动化、集成化、智能化，工业对设备的要求也越来越高，精度高、速度快、智能化等，定位精度在很多企业当中对所使用设备要求越来越高。因此，如何更方便、准确地实现定位控制在自动化生产线中具有重要意义，在要求较高的开环系统中一般采用步进电机进行系统定位控制；在要求高的闭环控制系统中采用伺服电机，伺服电机在过载能力、速度、定位精度方面均有良好的表现。所以在精度比较高的场合常采用伺服电动机控制，如数控机床、工业机器手、码垛机、立体车库等对定位精度要求高的控制系统采用伺服电动机控制。

1 三轴机械手设备及MAP库简介

西门子S7-200PLC控制伺服电机运行方法有多种，常用的可以通过软件向导创建，调用PLC向导生成的包络指令控制设备运行，控制方法不很方便，不适用复杂控制要求程序编写；第二种采用西门子公司提供的MAP库直接调用生成的脉冲控制指令，可以实现复杂控制要求的程序编写、调试运行。

三轴机械手设备共有X轴、Y轴、Z轴控制，其中X轴由EM253定位模块控制（由软件向导自动创建，本文不在叙述）。Y轴、Z轴由S7-200PLC的两个输出点控制，其中Y轴、Z轴分别有左右限位开关及原点，用于防止机械手发生碰撞。自动生产线设备通过三轴机械手的精确定位实现灌装瓶不同工位放置，设备I/O见表1。

2 MAP库指令控制三轴机械手方案

硬件选用两台汇川IS500PS1R6I伺服驱动器分别控制机械手Y轴、Z轴，西门子S7-200CPU224可编程控制器，威伦触摸屏。软件部分进行PLC梯形图程序设计，触摸屏组态画面设计，见图2。通过对程序、触摸屏画面参数调整，完成设备对产品的准确分拣控制。

根据自动生产线控制要求，首先进行PLC的I/O表分配，PLC线路图绘制，根据PLC线路图进行设备线路连接并通电调试检测设备I/O点准确性。

程序结构包括：MAP库初始化子程序调用、回参考点子程序调用、手动测试位置子程序调用及机械手自动运行子程序调用。（图2-图5）

设备硬件及程序调试运行如下。

①检查接线。

检测设备上各电器元件的接线是否正确，并利用万用表测量线路是否导通，确保设备上PLC电源、触摸屏、限位开关、电磁阀、机械手等可以正常工作。

设备接线中需要注意几点：a传感器信号线与电源线不可接错，b PLC供电电源必须采用设备要求的标准电压供电，c限位开关的位置及线路必须确保正确，以防止机械手发生碰撞导致设备产生误差。

②系统上电。

a设备上电前必须使用万用表测量电源输入电压确定在允许范围内后，系统上电。b测量开关电源提供给传感器的输出电压24V是否正常。C.观察PLC电源指示灯是否正常，触摸屏是否正常开机并显示。

③仿真测试程序和组态画面。

将S7-200PLC控制程序和触摸屏及上位机组态画面用仿真软件和编写的模拟运行程序进行仿真测试。确保做到：

a PLC程序IO变量与实际PLC模块地址对应正确。b PLC程序各子程序功能可行且可靠，模拟能考虑到的各种现场情况并测试它们对程序运行产生的影响，修改完善子程序功能。模拟并排查程序运行一段时间可能产生的问题。尽量使子程序代码健壮，重用性强，同时优化程序执行时间。c触摸屏和上位机组态画面建立的外部变量地址与PLC程序中的相应变量对应正确，确保触摸屏可以准确控制设备准确运行。

④下载PLC程序和组态画面并调试通讯。

将触摸屏与PLC通信线连接并检查通讯设置是否正确，向PLC下载程序。检查PLC之间的通讯设置，观察PLC通讯指示灯是否正常。通过触摸屏组态画面监控测试PLC之间通讯是否成功，测试PLC与触摸屏通讯是否成功。

⑤调试程序及调整传感器检测硬件结构位置，使得三轴机械手可以安装控制要求完成物品分拣功能。

3 结论

目前生产工业中设备关于应用定位精度越发重要，伺服电动机的应用在准确定位中起到了非常重要的作用。基于西门子S7-200PLC的定位控制，采用西门子MAP库指令可以很方便地实现比较复杂的多轴的定位控制功能，利用定位库指令极大的方便了控制步进电机、伺服电机的PLC控制程序编写，实现自动化生产设备的稳定，准确、可靠地运行。

参 考 文 献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[2]廖长初.S7-200PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社.

[3]吕景泉.自动化生产线安装与调试[M].北京：中国铁道出版社.

[4]刘文芳.西门子PLC系统综合应用技术[M].北京：机械工业出版社.