S7-200 SMART在自动标签机中的应用

谭维清

摘要：在某些行业的粉料或颗粒料半自动包装设备中，生产出来的产品通常都用编织袋来包装，在编织袋缝口的时候传统操作都需要人工用手放置一个标签，跟随缝包机缝合在袋口上，在现有的技术中，人工在缝口的时候手动放置标签，不仅存在人员的安全隐患，而且费时费力，严重影响生产效率。

本文应用了西门子S7-200 SMART PLC和气动元件，目的在于克服现有技术中存在的不足，设计一种自动标签机控制，把人工整理好的一叠标签放在指定的标签盒里，在编织袋进行缝口的时候，标签自动的从标签盒里一个一个的跟随缝包的编织袋自动的缝在袋口上，不需要人工在缝口的时候，每包都人工的放置一张标签，提高了安全可靠性，改善了劳动条件、提高了生产效率。

关键词：自动标签机；S7-200 SMART PLC；气动元件

自动标签机一种包装设备辅助设备，在食品、饲料、化工等行业中得到广泛应用。设计一种自动标签机控制，对于改善劳动条件、提高产品质量和生产效率具有十分重要的现实意义。

S7-200 SMART提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块、单体I/O点数最高可达60点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外、CPU模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更灵活、最大限度的控制成本。本文讨论了S7-200 SMART在自动标签机中的应用。

1 自动标签机控制装置

自动标签机控制装置包括：PLC控制系统、气缸、磁性开关、光电传感器和自动旋钮开关；磁性开关安装在相对应的气缸上，以检测气缸的动作位置；标签就位光电安装在标签机检测单个标签的位置；缝袋口光电安装的机头下方，检测需要缝口的包装物料；自动旋钮安装在操作盒上，切换PLC系统进入自动状态。

2 PLC硬件设计

PLC硬件的设计是指PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择（如控制按扭、开关及计量保护装置的输入信号等），还有执行元件的选择以及控制台、柜的设计等。

2.1 PLC的选型

设计中采用西门子S7-200 SMART PLC ，主机为CPU CR40模块,它含有40个I/O输入输出口的经济型主机，其特点如下：

1、集成高速处理器芯片，位指令执行时间可达0.15us。

2、通过信号板可扩展通信端口、模拟量通道、数字量通道和时钟保持功能。

3、CPU模块本体集成以太网接口和RS485串口，支持以太网接口下载程序。

4、支持Modbus RTU、USS、PROFIBUS-DP、自由口通讯等。

5、本体最多集成3路100KHZ高速脉冲输出。

6、支持通用Micro SD卡下载程序、更新PLC固件和恢复出厂设置。

7、新编辑软件，融入多项人性化设计，项目开发更加高效。

2.2 CPU CR40模块的主要组成部件

1．中央处理器（CPU）：是控制系统的大脑，它根据用户程序进行控制。

2.输入和输出（I/O）是系统的控制点，输入用于监控现场装置，输出用于控制执行机构，例如：光电传感器，驱动马达按钮开关，灯，泵，搅拌器等。

3.以太网编程口：用于连接编程设备或网口通讯设备，例如：一台计算机或一个触摸屏。

4.通讯口：用于和下位机设备通讯，例如：和V20变频器等USS通讯。

2.4 DVP14SS2编程软件叫做WPL Soft，它的编程语言有三种表示方法：梯形图、语句表指令和FSC功能块。

3 PLC软件设计

PLC软件设计主要包括I/O分配表的定义、程序的编写等。

3.1 I/O分配表的定义

程序编写之前，通常需要根据硬件选型，工艺流程等分配PLC的I/O分配表，为了便于程序设计、阅读和信号点的查找。

3.2 程序编写

3.2.1 STP 7-Micro/WIN SMART介绍

STP 7-Micro/WIN SMART是S7-200 SMART的编程组态软件，能流畅运行在Windows XP SP3/Windows 7/Windows10操作系统上，支持LAD（梯形图）、STL（语句表）和FBD（功能图块）编程语言，部分语言之间可自由转换，安装文件小于100MB。在沿用STEP 7-Micro/WIN优秀编程理念同时，更多的人性化设计使编程更容易上手 ，项目开发更加高效。

3.2.2 程序编写

PLC输入信号I0.0接收到SA1自动旋转按钮信号，程序自动执行，当PLC输入信号I0.1未接收到BGGD1标签机就位检测慢反射光电开关信号后，PLC输出信号Q0.0置位控制NQM1捻签电机动作，从标签库里输送单个标签出来，当标签被BGGD1标签机就位检测慢反射光电开关感应到后，PLC输入信号I0.1接收到信号，PLC输出信号Q0.0复位，NQM1捻签电机停止，标签准备就绪。

PLC输出信号Q0.1置位，控制ZBM1折边电机动作，把包装机包装好的产品输送过来，PLC输入信号I0.2接收到FKGD1缝口反射板光电开关检测到有需要缝口的袋子的信号后，PLC输出信号Q0.2置位控制FKM1缝口电机动作，通过皮带带着缝口机给袋子缝口，延时0.5秒后，PLC输出信号Q0.3置位控制JYV1标签机升降气缸动作，升降气缸升上去，PLC输入信号I0.3接收到SJCK1升到位磁性开关信号后，PLC输出信号Q0.5置位控制JZYV1标签机夹抓气缸动作，夹住准备就绪的标签，延时0.5秒后，PLC输出信号Q0.3复位，JYV1标签机升降气缸复位，升降气缸降落，PLC输入信号I0.4接收到SJCK2降到位磁性开关信号后， PLC输出信号Q0.4置位控制SSYV1标签机伸缩气缸动作，伸出后，把标签送到缝口机的缝口处，PLC输入信号I0.5接收到SSCK1伸出磁性开关检测的信号后，PLC输出信号Q0.5复位， JZYV1标签机夹抓气缸复位，夹抓松开标签，标签随着缝口的袋子进入缝口机里，缝制在包装袋口上，延时1秒后, PLC输出信号Q0.4复位,SYV1标签机伸缩气缸复位,气缸收回,PLC输入信号I0.5接收到SSCK2收回到位磁性开关检测的信号,PLC输入信号I0.2接收到FKGD1缝口反射板光电开关检测不到袋子的信号后，PLC输出信号Q0.2复位，FKM1缝口电机不动作，缝口机也停止动作。

当PLC输入信号I0.1未接收到BGGD1标签机就位检测慢反射光电开关信号后，标签库里继续输送一张标签到指定的位置，准备继续，依次循环。

4控制效果

程序设计完成后，进行编译，编译通过后，程序下载到PLC里，运行PLC。

人工把整理好的一叠标签，放置到标签库里，把SA1自动旋转按钮I0.0选择到自动模式上，使系统处于自动状态，PLC通过输入BGGD1标签机就位检测慢反射光电开关I0.1，检测单个的标签是否通过NQM1捻签电机Q0.0送到指定的位置，标签就位准备工作已经完成。

包装机包装好的产品通过ZBM1折边电机Q0.1输送过来，FKGD1缝口反射板光电开关I0.2检测到有需要缝口的袋子，FKM1缝口电机Q0.2动作，通过皮带带着缝口机给袋子缝口，延时T1后，SJYV1标签机升降气缸Q0.3动作,升降气缸升上去，SJCK1升到位磁性开关I0.3检测到位信号后，JZYV1标签机夹抓气缸Q0.5动作， 夹住准备就绪的标签，延时T2后，SJYV1标签机升降气缸Q0.3复位，升降气缸降落，SJCK2降到位磁性开关I0.4检测到位信号后, SSYV1标签机伸缩气缸Q0.4动作，伸出后，把标签送到缝口机的缝口处，SSCK1伸出磁性开关I0.5检测到信号后， JZYV1标签机夹抓气缸Q0.5复位，夹抓松开标签，标签随着缝口的袋子进入缝口机里，缝制在包装袋口上，延时时间T3后,SYV1标签机伸缩气缸Q0.4复位,气缸收回，SSCK2收回到位磁性开关I0.6检测到位。FKGD1缝口反射板光电开关I0.2检测不到袋子后，FKM1缝口电机Q0.2停止动作。

BGGD1标签就位检测慢反射光电开关I0.1处无标签，NQM1捻签电机Q0.0从标签库里继续输送一张标签到指定的位置，准备继续，依次循环。

5结语

本文结合了西门子S7-200 SMART PLC和气动元件，设计了一种自动标签机控制系统，能够将放置好的一叠标签自动捻签成单个标签，输送至指定位置，然后自动跟随缝包的袋子自动的缝在袋口上，不需要人工在缝口的时候每包都要人工的放置一张标签，提高了安全可靠度，改善了劳动条件、提高了生产效率。目前有16台这样的设备在安徽和河北某公司使用，效果良好。

参考文献

[1] 丁金林. PLC应用技术项目教程——西门子S7-200 Smart.机械工业出版社. 2017.

[2]西门子公司.S7-200_SMART 系统手册.2013