系统概述
本项目基于西门子 S7-1500 PLC 搭建 Fanuc 机器人焊装产线。系统包含 1 台 PLC 主机、2 台 TP1500 触摸屏、9 个 ET200SP 智能远程终端、15 个 Festo 智能模块、10 台 Fanuc 机器人、3 台 G120 变频器、2 台 PAC3200 电能管理仪表、图尔克 RFID 总线模组及 MES 系统接口。此外还集成了西门子安全模块及 4 个 GRAPH 顺控程序。
编程架构与 SCL 算法
程序采用结构化编程思想，结合 SCL（结构化控制语言）与梯形图。相比传统梯形图，SCL 在处理复杂逻辑时更为高效。例如在机器人故障信号处理中，采用堆栈结构存储报警信息：
VAR_TEMP AlarmStack : ARRAY[1..10] OF STRUCT
RobotID : INT;
ErrorCode : DWORD;
Timestamp : DT;
END_STRUCT;
StackPointer : INT := 0;
END_VAR
IF Alarm_In THEN
StackPointer := StackPointer + 1;
AlarmStack[StackPointer].RobotID := %IW1024;
AlarmStack[StackPointer].ErrorCode := %MD1100;
AlarmStack[StackPointer].Timestamp := NOW();
END_IF;
该结构使 10 台机器人的报警数据独立存储，便于追溯。配合时间戳功能，比计数器方式更精准。
顺控与驱动控制
GRAPH 顺控程序用于焊装工位的状态机设计。每个工位包含 7 个状态并设置互锁，切换条件明确。焊接完成后的冷却工步采用带滞后的温度判断：
| T1 CMP>50.0 TIMER1 |
|----| |-------|/|----------(TON)------|
| | PRESET:=T#5S |
配合 SCL 中的 PID 算法，温度控制误差控制在±1.5℃。G120 变频器控制块封装为标准 FB 块，参数传递通过输入输出变量，避免全局变量交叉引用问题：
FUNCTION_BLOCK FB_DriveControl
VAR_INPUT
SetSpeed : REAL;
EmergencyStop : BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
ActualSpeed : REAL;
FaultCode : WORD;
END_VAR
VAR
SpeedFilter : ARRAY[1..5] OF REAL;
END_VAR
通讯与安全机制
MES 通讯采用动态数据缓冲区处理不定长报文，灵活性优于固定格式 DB 块：
VAR_GLOBAL MES_Buffer : ARRAY[1..50] OF BYTE;
DataPointer : INT := 0;
END_VAR
MES_Buffer[DataPointer+1] := B#16#AA;
MES_Buffer[DataPointer+2] := TO_BYTE(StationID);
DataPointer := DataPointer + 2;
安全模块使用专用 OB 块，急停回路与普通逻辑隔离，故障响应精确到毫秒级。双重确认的安全门逻辑如下：
| SafetyDoor1 SafetyDoor2 SafetyPLC_OK |
|----| |-----------| |-------------| |-----------(SAFE)----|
该结构提高了可靠性，防止传感器误动作导致停机。项目内含 GSD 文件库（如图尔克 RFID 模块配置），可直接复用至新项目，有效缩短调试周期。程序兼容 TIA Portal V15.1 及以上版本。
