《工控系统二十五讲》——四轴吸气式自动螺丝机完整分析

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这是Automation发布的第119篇文章

大家好，今天和大家讲解经典案例—吹气式自动螺丝机经典案例分析。通过这个案例分析，让大家熟练掌握多轴联动控制系统设计的完整过程。

以松下PLC之FPXH系列和显控触摸屏AK系列为载体，进行详细讲解。本篇先讲解人机界面与PLC编程步骤，让大家脑海有一个完整的体系。之前小编会把编程和大家提供，但是现在小编不会这样做。一个完整体系最好是工程师自身去编写，若不能自己独立编写，是无法在脑海里建立属于自己的体系。

人机界面

这个页面是选择页面，一般会设置五个页面：

一、监控页面

主要包括：

1、报警提示（回原点进行中；回原点完成；急停按下提示；急停已复位提示；打螺丝异常提示；螺丝缺少提示）。

报警提示就像一双眼睛，告诉我们机器出现什么故障，让工人与维修人员能够很快地排除故障，让机器快速回复到工作状态。报警提示写得越详细，排除故障更加快速。

2、Y1启动；Y2启动；回原点；吸取螺丝：这四个是最常用的按钮，所以必须将它放在监控页面上面。按钮上要设置延时，防止不小心接触到触摸屏，机器突然工作。

3、型号选择，这个是必须要有，不同产品调用程序不同，放在监控页面会非常方便。

二、型号选择

如上面所示：

文件导入配方与导出配方到文件，都是和U盘联系到一起的。用U盘储存不同程序可以实现相同程序在不同设备上使用，让设备调试更加方便。

新建配方；删除配方；写入配方；读取配方；保存配方都是工作需要。都是使用型号选择时必须具备的。

三、高级设置

高级设置包括：设置一；设置二；设置三，这三个部分是必不可少的设置界面。

临时坐标显示，图形显示，高速，中速，低速选择；位置调试（Y1轴、Y2轴、X轴、Z轴）

位置坐标添加，删除，修改，这三个是位置调试必须具备的

孔对位：用来空打，一般在设备程序调试完，进行孔对位，可以查看是否漏螺丝对位。

四、IO检测

IO检测包括：输入点检测与输出点检测（点动开关，方便调试，点动使用的中间继电器最好是独立的）

五、调试参数

所有的调试参数都在这些界面进行设置

主要包括：

限位坐标：保证轴不会移动过头，导致电机失电。

速度3档调试：包括启动速度与终点速度。

运行速度：包括启动速度与终点速度。

在编写程序的过程中不断总结自己的最优思路。小编通过这一编详细讲解整个思路，希望对你有参考价值。

借助松下PLC-FPXH系列，采用GR7软件进行程序编写，还原整个思路。

1、分配PLC编程IO点，应用快速编程四部曲

A、轴输入输出固定化。Y0Y1为第一根轴的设置，Y2Y3为第二根轴的设置，Y4Y5为第三根轴的设置，Y6Y7为第四根轴的设置，YAYB为第五根轴的设置，YCYD为第六根轴的设置，而对应的原点感应器分别为：X０，X１，X２，X３，X４，X５。对其进行固定化，不到万不得已不启用这些点。

B、每一台设备都会有一个启动按钮，将其定死，每一次都采用X６作为启动键；同样都会有急停键，也将其定死，设置其为X７。每一台设备都会报警灯，也同样对其固定化。输出点对应的内部继电器也可以进行固定化。

C、内部继电器的设置，由于内部继电器非常多，所以对于那些和输出点相同数字的都默认设置一样，保留给这些输出点用。R０对应Y０，R１对应Y１等，采用这种模式。

D、断电保持数据寄存器，也要对其进行标准化，固定数据寄存器用来计算产能，用固定数据寄存器计算速度。

对于需要应用在延时的数据寄存器可以根据设备类型进行分类。对于直线型自动化设备，每一个工位默认给它3０个数据寄存器，一般3０个就够用。对于转盘式自动化设备，每一个工位同样默认给它一定数量的数据寄存器。对于多轴的自动化设备，主要是针对每一个轴的启动速度，最终速度，回原点坐标，调试速度，调试启动速度，调试最终速度，对这些进行严格设置。对其进行标准化。

同样的，延时继电器也一样，给每一个模块固定几个，保证编程不混乱。

E、对于报警模块，需要用到一定数量的内部数据寄存器，可以将R２０－R２F默认设置为报警提示。每一种模式都可以进行固定化。

F、配方内部数据寄存器器的固定化，0-5000作为配方的使用。DT6000-7000作为程序内部需要的不断电数据寄存器。

2、分配模块，如下所示：

建立多个模块，一定要记住每一个模块要用到的参数，每一个模块用到的继电器，时间继电器。模块与模块之间如果是独立存在，必须通过中间继电器进行相互约束，保证模块之间不会互相干扰，这个非常重要。对于有些模块之间是主模块与子模块之间的关系时，就不需要互相约束。

例如：

上面回原点模块，位置调试模块，Y1轴确定模块，Y2确定模块，Y1启动模块，Y2启动模块，点动Y1坐标程序模块，点动Y2坐标程序模块这几个就是独立的模块。之间必须进行相互约束，这一点千万要记住。

程序如下所示：

例如上面这几个就是互相约束的代表，利用启动的瞬间屏蔽其它模块的使用。

为什么这几个模块要相互约束呢？因为这几个模块都会导致轴运行，若不互相约束，程序就会出现错乱。

3、回原点模块的程序编写：

A、在编写回原点程序时，编写考虑轴回原点有没有先后顺序，多个轴一般都有先后回原点的顺序。一般会用到F３８５与F３８０两个指令。用F385进行赋值程序，用F380进行回原点程序。这部分内容，可以参考之前的公众号文章，下面的链接有详细说明。

B、有一个地方大家容易出错：X28，X29，X2A，X2Ｂ，X２C，X２D这六个和X３０，X31，X３２，X３３，X３４，X３５在使用上面会有点区别。在运行时前面两个时ON状态，在不运行时时OFF状态；而后面六个刚好相反。建议大家最好使用前面六个，这样可以保证程序不出故障。因为后面六个有两种状态是OFF的，当轴未使用时和轴在使用时，不同的状态一样的效果，编程起来就比较麻烦，除非非常特别，否则不建议使用。

C、如何快速完成整个调试过程

回原点有两种情况，当轴在原点上和不在原点上。当在原点上时必须先让轴运行一段距离之后再让轴回原点；当轴不在原点时，让轴以负方向运行。

设置方法如下：

原点返回方向设置为负方向，记住上面这一点，其它都是容易理解，这里就不详细讲解，若想了解可以看看之前的文章，里面有详细说明。

D、建立一套属于自己的模板，回原点都是一样的步骤，留固定的数据寄存器，中间继电器，时间继电器给这个程序使用，以后每次使用时就直接复制即可。

三、位置调试模块

注意一点，调试的约束条件是，当机器在运行时，调试无法进行工作。必须用中间继电器进行约束，这一点千万要记住，非常重要。主要要用到F384与F381。F384用来读出临时坐标参数，F381用来实现JOG运行。

F384在运行时，是用来读取临时坐标参数。例如：

利用F384将临时坐标赋值给数据寄存器，这里就不详细讲解，要了解F３８４的使用，可以参考之前的文章。参考文章可以看一下下面的链接。

F３８１用来实现轴运行，通过轴的运行来完成位置坐标的确定。

在轴运行时，为保证轴不会运行过头，一般都会加一个限位坐标，保证机器能够正常工作，无论是起点限位还是终点限位都需要。若需要详细学习这一部分内容可以参考之前的文章。

四、启动打螺丝模块

记住打螺丝模块是一个独立模块，编程时要保证它是独立的，不管有多少种条件会触发它启动，都必须保证后面部分是恒定的。

五、位置坐标的确定模块

对于这部分，可以分成五部分：A、添加坐标；B中间删除坐标；C、尾部删除模块；D、添加坐标点模块；E、修改坐标参数模块。

A 添加坐标

必须设置两个存放数据的数据寄存器，一个作为临时数据寄存器；另一个当做最终的数据寄存器。这样方便所有数据设置好后进行中途增加。

但中途增加坐标点时，整体数字也会增加。这两个数据缺一不可。

第一部分，增加坐标，指按顺序添加坐标，写程序时，必须保证浮动的数据和整体最后的数据保证统一，当两个数据相同时，可以增加坐标。

并且为了防止误操作，使得不会出现数据出错，必须写入限制数值，防止出错。

这里面会应用到索引寄存器，观察它的使用，非常重要。

程序如下，认真研究：

B 中间删除坐标模块

当设置中间删除模块时，必须这个数值上的数据删除，并且让后面的数据先前移动，而且要让最好一个数据变成0，还要保证整体数据更改。编程如下：

C 尾部删除模块

为什么尾部删除会和中间删除分开写，因为尾部删除只是需要将最好坐标删除就可以。

D、中间添加坐标点模块

中间添加坐标，先要让数据后移，然后赋值给添加的数值。

编程如下：

E、修改坐标参数模块

程序如下，只需要赋值给数值，并且让新数据替代旧数据即可。