西门子SCL综合实例项目功能块4：FB_气缸控制 - 气动执行机构控制模块

PLC自动化汇 · 7 天前

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4. FB_气缸控制 - 气动执行机构控制模块

功能概述

实现工业气动执行机构的可靠控制，涵盖单作用、双作用气缸的多种控制模式，集成到位检测、时间保护、故障处理等完善功能。

核心特性

多种模式：单次动作、自动循环、手动点动、联动控制

到位检测：磁性开关或接近开关的到位信号检测

时间保护：伸出超时、缩回超时、保持时间可配置

安全互锁：防止两个电磁阀同时得电，避免机械损坏

故障恢复：自动故障复位，多种恢复策略可选

统计功能：动作次数统计，维护提醒，运行时间记录

FUNCTION_BLOCK "FB_气缸控制"VAR_INPUT // 基本控制 ib_伸出命令 : Bool; // 伸出命令 ib_缩回命令 : Bool; // 缩回命令 ib_自动循环模式 : Bool; // 自动循环模式 ib_急停信号 : Bool; // 急停信号

// 时间参数 t_伸出时间 : Time := T#2S; // 伸出时间 t_缩回时间 : Time := T#1S; // 缩回时间 t_保持时间 : Time := T#500MS; // 保持时间

// 传感器反馈 ib_伸出到位传感器 : Bool; // 伸出到位传感器 ib_缩回到位传感器 : Bool; // 缩回到位传感器 ib_物料检测传感器 : Bool; // 物料检测传感器END_VAR

VAR_OUTPUT // 输出控制 ob_伸出电磁阀 : Bool; // 伸出电磁阀 ob_缩回电磁阀 : Bool; // 缩回电磁阀

// 状态反馈 ob_已伸出状态 : Bool; // 已伸出状态 ob_已缩回状态 : Bool; // 已缩回状态 ob_忙状态 : Bool; // 忙状态（运动中） ob_故障状态 : Bool; // 故障状态

// 统计信息 udin_循环次数 : UDInt; // 循环次数 udin_故障次数 : UDInt; // 故障次数

// 诊断信息 e_气缸状态 : ( 状态_缩回, 状态_伸出中, 状态_已伸出, 状态_缩回中, 状态_故障 ); on_故障代码 : Int; s_状态信息 : String[100];END_VAR

VAR // 定时器 fb_伸出定时器 : TON; // 伸出定时器 fb_缩回定时器 : TON; // 缩回定时器 fb_保持定时器 : TON; // 保持定时器 fb_传感器检查定时器 : TON; // 传感器检查定时器

// 边缘检测 mb_伸出边缘 : Bool; mb_缩回边缘 : Bool; mb_自动循环边缘 : Bool;

// 自动循环控制 mb_自动循环激活 : Bool; udin_自动循环计数 : UDInt; udin_目标循环次数 : UDInt := 0; // 0=无限循环

// 故障处理 mb_传感器故障 : Bool; mb_超时故障 : Bool; fb_故障复位定时器 : TON;END_VAR

// 边缘检测mb_伸出边缘 := ib_伸出命令 AND NOT mb_伸出边缘;mb_缩回边缘 := ib_缩回命令 AND NOT mb_缩回边缘;mb_自动循环边缘 := ib_自动循环模式 AND NOT mb_自动循环边缘;

// 急停处理（最高优先级）IF NOT ib_急停信号 THEN ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := FALSE; mb_自动循环激活 := FALSE; e_气缸状态 := 状态_故障; on_故障代码 := 5001; s_状态信息 := '急停激活'; RETURN;END_IF;

// 自动循环模式切换IF mb_自动循环边缘 THEN mb_自动循环激活 := NOT mb_自动循环激活; IF mb_自动循环激活 THEN s_状态信息 := '自动循环模式启动'; udin_自动循环计数 := 0; ELSE s_状态信息 := '自动循环模式停止'; END_IF;END_IF;

// 主状态机CASE e_气缸状态 OF 状态_缩回: ob_已伸出状态 := FALSE; ob_已缩回状态 := TRUE; ob_忙状态 := FALSE; ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := FALSE;

s_状态信息 := '气缸已缩回并准备就绪';

// 命令处理 IF mb_伸出边缘 OR (mb_自动循环激活 AND ib_物料检测传感器) THEN e_气缸状态 := 状态_伸出中; ob_忙状态 := TRUE; fb_伸出定时器(IN := TRUE, PT := t_伸出时间); s_状态信息 := '伸出气缸...'; END_IF;

状态_伸出中: ob_已伸出状态 := FALSE; ob_已缩回状态 := FALSE; ob_忙状态 := TRUE; ob_伸出电磁阀 := TRUE; // 打开伸出阀 ob_缩回电磁阀 := FALSE;

// 传感器检查 fb_传感器检查定时器(IN := TRUE, PT := T#100MS); IF fb_传感器检查定时器.Q THEN IF ib_伸出到位传感器 THEN // 传感器确认到位 e_气缸状态 := 状态_已伸出; ob_已伸出状态 := TRUE; fb_保持定时器(IN := TRUE, PT := t_保持时间); s_状态信息 := '气缸完全伸出'; ELSIF fb_伸出定时器.Q THEN // 超时故障 e_气缸状态 := 状态_故障; on_故障代码 := 5002; s_状态信息 := '伸出超时 - 传感器未激活'; udin_故障次数 := udin_故障次数 + 1; END_IF; END_IF;

// 急停或停止命令 IF mb_缩回边缘 OR NOT ib_急停信号 THEN e_气缸状态 := 状态_缩回中; s_状态信息 := '伸出中断 - 缩回中'; END_IF;

状态_已伸出: ob_已伸出状态 := TRUE; ob_已缩回状态 := FALSE; ob_忙状态 := FALSE; ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := FALSE;

s_状态信息 := '气缸已伸出 - 保持时间激活';

// 保持时间到或收到缩回命令 IF fb_保持定时器.Q OR mb_缩回边缘 OR (mb_自动循环激活 AND NOT ib_物料检测传感器) THEN e_气缸状态 := 状态_缩回中; ob_忙状态 := TRUE; fb_缩回定时器(IN := TRUE, PT := t_缩回时间); s_状态信息 := '缩回气缸...'; END_IF;

状态_缩回中: ob_已伸出状态 := FALSE; ob_已缩回状态 := FALSE; ob_忙状态 := TRUE; ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := TRUE; // 打开缩回阀

// 传感器检查 fb_传感器检查定时器(IN := TRUE, PT := T#100MS); IF fb_传感器检查定时器.Q THEN IF ib_缩回到位传感器 THEN // 传感器确认到位 e_气缸状态 := 状态_缩回; ob_已缩回状态 := TRUE;

// 循环计数 udin_循环次数 := udin_循环次数 + 1; IF mb_自动循环激活 THEN udin_自动循环计数 := udin_自动循环计数 + 1; s_状态信息 := '自动循环完成: ' + UDINT_TO_STRING(udin_自动循环计数);

// 检查循环目标 IF (udin_目标循环次数 > 0) AND (udin_自动循环计数 >= udin_目标循环次数) THEN mb_自动循环激活 := FALSE; s_状态信息 := '目标循环次数达到 - 自动模式停止'; END_IF; ELSE s_状态信息 := '气缸完全缩回'; END_IF; ELSIF fb_缩回定时器.Q THEN // 超时故障 e_气缸状态 := 状态_故障; on_故障代码 := 5003; s_状态信息 := '缩回超时 - 传感器未激活'; udin_故障次数 := udin_故障次数 + 1; END_IF; END_IF;

// 急停或停止命令 IF mb_伸出边缘 OR NOT ib_急停信号 THEN e_气缸状态 := 状态_伸出中; s_状态信息 := '缩回中断 - 伸出中'; END_IF;

状态_故障: ob_故障状态 := TRUE; ob_忙状态 := FALSE; ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := FALSE; mb_自动循环激活 := FALSE;

s_状态信息 := '故障激活 - 代码: ' + INT_TO_STRING(on_故障代码);

// 自动故障复位（5秒后） fb_故障复位定时器(IN := TRUE, PT := T#5S); IF fb_故障复位定时器.Q THEN // 尝试复位到安全状态 IF ib_缩回到位传感器 THEN e_气缸状态 := 状态_缩回; ob_故障状态 := FALSE; on_故障代码 := 0; s_状态信息 := '故障自动复位到缩回位置'; ELSIF ib_伸出到位传感器 THEN e_气缸状态 := 状态_已伸出; ob_故障状态 := FALSE; on_故障代码 := 0; s_状态信息 := '故障自动复位到伸出位置'; END_IF; END_IF;END_CASE;

// 互锁逻辑：防止同时打开两个电磁阀IF ob_伸出电磁阀 AND ob_缩回电磁阀 THEN ob_伸出电磁阀 := FALSE; ob_缩回电磁阀 := FALSE; e_气缸状态 := 状态_故障; on_故障代码 := 5004; s_状态信息 := '安全故障 - 两个电磁阀同时激活'; udin_故障次数 := udin_故障次数 + 1;END_IF;END_FUNCTION_BLOCK

应用场景

夹紧定位：工装夹具、机械手夹爪、定位销控制

推出送料：物料推出、产品分离、送料机构

升降翻转：升降平台、托盘顶升、翻转机构控制

分度转位：分度盘定位、旋转工作台固定

门体控制：安全门、防护门、闸门的开关控制

阻挡定位：物料阻挡、停止器、定位挡块控制

注意事项

气源质量：确保气源压力稳定在0.4-0.6MPa，使用三联件过滤

速度调节：通过节流阀调节气缸运行速度，确保平稳无冲击

传感器安装：磁性开关安装位置需精确，感应距离5-8mm

润滑维护：定期添加气动专用润滑油，延长密封件寿命