本文介紹了西門子S7-1500PLC高速計數在機器人噴涂控制系統和懸架行走機構總控制系統中的應用;從軟硬件設計方面，結合現場調試實例，描述了關鍵功能的成功實現。

　　一、項目簡介

　　目前，航空產品的制造過程仍然是勞動密集型，工藝復雜，工作條件差，輔以大量夾具和手工制造，自動化能力不足。在“十三五”規劃和2025年智能制造發展的背景下，中航工業復合材料制造研究院在噴涂領域處于領先地位，利用機器人實現自動化生產，加快生產方式轉型升級，提高先進水平。制造設備。能力。

　　該項目采用可移動懸浮噴射6軸機器人，安裝在3自由度笛卡爾坐標起重機上。它可以在噴房的范圍內(在噴房間：L30m&次; W9m&次; 6.5m)多個自由度的運動，如前，后，左，右，上下，旋轉，帶有噴槍放在機器人的手臂上，可以噴涂大型復合工件的外表面。

　　二、懸掛式機器人噴涂系統組成

　　懸掛式機器人噴涂系統由總控制系統，起重機系統(懸掛行走機構)，機器人系統，智能涂料供應系統和MCGS觸摸屏系統組成。系統網絡圖如圖1所示：

　　圖1機器人噴涂系統網絡圖

　　起重機系統包括：1套縱向行走機構(X軸)，1套橫向移動機構(Y軸)，1套升降機構(Z軸)和電動伺服驅動系統，以及維修和檢查配件。設施。如圖2所示：

　　圖2起重機和機器人裝置圖

　　智能涂料供應系統由虹吸管，隔膜泵，物料罐，過濾器，2KS，壓力調節器，空氣保護器等組成，是一套完整的涂料供應系統。它是噴霧系統的重要組成部分，負責原料的供應。調整預混比與原材料的重要作用是執行器的必要先決條件。該材料含有油漆，固化劑和清潔劑。

　　該項目使用Staubli TX250系列6軸機器人，是最新的機器人。整個機器人系統由三個部件組成，包括控制器CS8C，機器人手臂(臂)和手動示教器(MCP)。

　　圖3機器人全視圖

　　三、控制系統架構

　　 西門子plcS7-1500主控系統通過PROFINET總線與涂裝機器人系統，涂料供應系統和懸架行程系統進行通信，完成系統的整體控制，實時監控和操作系統運行狀態，并連續噴涂整個工件。plc控制系統架構如圖4所示。主控制系統硬件設備形式如下表1所示。

　　圖4系統硬件配置圖

　　表1主控制系統硬件設備表

　　四、控制系統實現的功能

　　頂置式機器人噴霧系統使得起重機系統和機器人噴霧系統能夠單獨操作。現場起重機可由操作面板TP700操作，用于X，Y和Z軸伺服電機的上電，零點校準，絕對定位等。

　　涂料供應系統的TP700可以顯示涂料水平，清洗劑水平，固化劑水平，管線壓力，電磁閥狀態，流體調節器狀態，2KS系統中各種涂料的自動配比，以及氣動泵。和防空保護等。

　　機器人系統的現場屏幕TP700顯示X，Y，Z，RX，RY和RZ的六軸運動。現場教學盒可用于機器人的離線軌跡規劃。

　　總控制系統能夠控制和顯示子系統的狀態。涂料供應系統可以自動執行顏色變化，進料和清潔操作。可以校正在懸架行進機構的運動期間產生的誤差。

　　五、噴涂工藝流程及控制的技術要點

　　懸掛機器人噴涂系統的噴涂過程如下：

　　首先，起重機系統，涂料供應系統和噴涂系統準備就緒，工件進入指定位置，定位→系統檢測工件的實際位置→坐標配件→示教(手動調試程序)→開始運行，主控制器讀取油漆“工件”數據“，噴涂”軌跡號“并噴涂”配方確認“信號到機器人噴涂系統→機器人噴涂系統讀取噴涂”軌道編號“和顏色”配方編號“→機器人噴涂系統確定當前的噴涂公式，然后給出總控制位置1的“噴涂應用”信號→懸架系統的三軸分別到達指定位置1后，發送信號“天賜已到達噴涂位置”一般控制→2KS混合，機器人開始自動噴涂(調用噴涂程序1)→噴涂工件的1號區域，噴涂為c完成后，機器人在返回到HOME位置后停止，并且“繪制完成”信號被發送到一般控制→總控制器讀取“繪制完成”信號，轉換工件指針，并指向工件數據。 vehicle area地區rah。

　　按照上述步驟，噴涂工件3號區域，4號區域......編號n區域，直到工件完成噴涂任務→機器人零點返回位置(HOME點)，起重機返回原件位置，工件離線。

　　圖7噴涂工藝流程圖

　　為了完成整個工件的連續噴涂，直到起重機返回其原始位置，主控制器S7-1500控制器作為整個系統最關鍵的核心部件，協調起重機和機器人系統的控制。當手動教學和調試機器人程序時，應通過主控制器的操作屏幕TP1200或工業計算機手動記錄每個區域中工件的X，Y，Z坐標值和機器人的軌道號。在中央控制。輸入，保存在總控制S7-1500PLC的數據塊中，當系統自動運行時，然后自動傳輸已經存儲在過程序列中的數據。

　　由于工件的種類繁多，由不同工件劃分的區域的尺寸是不同的，并且每個區域是多個值。存儲數據的DB塊是數據的嵌套，即多個數組，因此DB塊的大小應該足夠大。為了滿足生產要求。如果一般控制選擇S7-300/400 PLC使用STEP7編程方法實現數據存儲和讀取，則很難通過TIA Portal的TIA編程方法選擇S7-1500PLC來實現該功能，這樣更方便而且容易。實現過程如下所述。

　　建立工件過程數據表的過程：

　　(1)。在TIA Portal V13SP1編程軟件下，添加一個新的“PLCdatatypes”(相當于在Step7中創建的用戶定義的DB塊)，名為“Workpiece Recipe”，并添加“Trolley X Coordinates”(定義)整數數據類型)，“ Trovan Y坐標“(定義為整數數據類型)，”Trolley Z坐標“(定義為整數數據類型)和”機器人軌道號“(定義為字節數據類型)，加上兩個備用數據以防止未來客戶添加新功能，“油漆配方號”(定義為Word數據類型)和“油漆流”(定義為整數數據類型)，現在這兩個數據直接輸入到屏幕上供油漆系統直接接收。

　　圖8“工件配方”數據集

　　(2)在Botu程序文件下添加全局類型的DB塊，數據編號為8，名稱為“工件處理表1”，打開數據塊，在其中添加名稱“工件數據”，數據類型在上面建立。陣列“工件配方”的類型，范圍從1到200，如圖9所示，數據集擴展后如圖10所示。并檢查選項“保持”斷電。

　　圖9“工件處理表1”數據集設置

　　圖10“工件流程表1”數據集擴展

　　(3)編寫實際的教學和填寫表格SCL程序：在Botu程序文件下添加功能功能塊FB63，定義輸入輸出界面，X軸位置，Y軸位置，Z軸位置，機器人路徑編號，涂料編號，最大工件編號和HMI內存編號確認，計數指針和其他參數。接口參數如圖11所示：

　　FB63的主要程序如下：

　　IF#HMI確認脈沖=1AND#計數指針<=##最大工件數然后< P="">

　　//將作為子程序的觸摸屏的IN端口的值輸入DB過程工件表

　　“工件工藝表1”。工件數據[#count指針]。起重機X坐標：=#X軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數據[#count指針]。起重機Y坐標：=#Y軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數據[#count指針]。起重機Z坐標：=#Z軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數據[#count指針]。機器人軌道號：=#機器人路徑號;

　　“工件工藝表1”。工件數據[#count指針]。油漆配方編號：=#paint number;

　　#count指針：=計數指針+1;

　　//在每次輸入數組后，指針遞增1指向下一個位置

　　END_IF;

　　圖11顯示了接口的實際接口參數。

　　下面是一個大型機翼的數據表，以及17個定點噴霧器來完成整個部件。

　　編號X軸坐標值Y軸坐標值Z軸坐標值機器人軌跡編號

　　注意：X/Y/Z的單位是mm

　　表2大翼教學數據表

　　自動多陣列讀取過程

　　這個過程比較復雜，包括讀出存儲在“工件過程表1”陣列DB8中的每組數據，然后將X軸位置，Y軸位置和Z軸位置傳遞給S7的S7。起重機系統通過PROFINET通訊。 -1200PLC，機器人軌道號通過PROFINET通訊傳輸到機器人系統的S7-1200PLC。根據懸掛式機器人噴涂系統的噴涂工藝流程。

　　自動讀取工件流程表SCL程序：在Botu程序文件下添加功能塊FB91，定義輸入輸出接口。接口參數如圖12所示：

　　圖12自動讀取工件過程表接口參數

　　FB91的一部分程序如下：

　　IF #start signal pulse=1AND first step=0THEN

　　#o天車X坐標：=“工件工藝表1”。工件數據[#i指定的開始步驟]。起重機X坐標;

　　#o天車Y坐標：=“工件工藝表1”。工件數據[#i指定的開始步驟]。起重機Y坐標;

　　#o天車Z坐標：=“工件過程表1”。工件數據[#i指定的開始步驟]。起重機Z坐標;

　　#oRobot軌道號：=“工件處理表1”。工件數據[#i指定的開始步驟]。機器人軌道號碼;

　　#opaint recipe number：=“工件工藝表1”。工件數據[#i指定的開始步驟]。油漆配方編號;

　　#i指定開始步驟：=1;

　　#count指針：=#i指定開始步驟;

　　#oCheck表完成起重機的返回：=0;

　　END_IF;

　　六、結束語

　　該項目使用西門子S7-1500PLC和TIA Portal軟件。 S7-SCL語言已廣泛用于編程過程。與西門子PLC的其他類型的編程語言相比，SCL在多陣列數據處理方面具有明顯的優勢。回收控制任務更方便，不僅程序小，而且容易出錯，調試周期大大縮短。一般來說，S7-1500系列PLC用于項目開發過程，縮短了設計和調試周期，改善了設備調試。方法和效率是工業設備研發和制造的重要工具。

　　系統投入運行后，設備運行狀態良好，控制可靠穩定，噴涂周期縮短，生產效率提高，工件涂層厚度均勻，工件均勻工人的強度大大降低。并改善了工作環境，并得到了復合材料和一線員工的領導認可。