BeckHoff PLC --＞ 料筐（KLT Box）自动对中与抓取程序分析

料框自动对中与抓取程序是工业自动化中的典型应用，需要结合传感器检测、运动控制和逻辑判断实现精准操作。

                                       

目录

一、以下是编程的核心要领和关键点：

1.1、系统架构设计

1.2、传感器应用与信号处理

1.3、运动控制策略

1.4、校准算法与数学计算

1.5、错误处理与可靠性

1.6、调试与优化

1.7、编程规范与最佳实践

二、倍福PLC ST语言编的程序源码：

三、对以上源代码的分析

3.1 核心功能解析

1. 整体流程

2. 关键技术细节

3.2  局限性分析

1. 硬编码参数依赖

2. 错误处理能力有限

3. 传感器可靠性风险

4. 性能与效率问题

5. 缺乏柔性适配

3.3 改进建议

3.4 总结

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一、以下是编程的核心要领和关键点：

1.1、系统架构设计

1. 模块化设计

   • 将程序分为初始化、检测、校准、抓取、异常处理等独立模块，提高可维护性。
   • 使用状态机（如 CASE 语句）实现流程控制，确保步骤有序执行。

2. 数据结构规划

   • 定义轴位置、传感器状态、校准参数等数据类型。
   • 使用全局变量或结构体存储关键数据（如 tCheckPos1、tAlignementEndAxisXPos）。

1.2、传感器应用与信号处理

1. 传感器选择与布局

   • 位置检测：使用光电传感器、接近开关或激光测距仪检测料框边缘。
   • 存在检测：通过对射式传感器或压力传感器确认料框是否被抓取。
   • 角度检测：通过两个位置传感器的触发时间差计算料框偏移角度。

2. 信号处理技巧

   • 滤波处理：使用延时检测（如 Delay_SensorCheck）消除信号抖动。

   st

   // 示例：检测传感器信号稳定10ms后才确认有效
   Delay_SensorCheck (IN:=(NOT bIN_AligneX_Sensor1 OR NOT bIN_AligneX_Sensor2), PT:=T#10MS, Q=>, ET=>);
   

    
   • 超时机制：设置最大检测时间（如 Delay_SensorCheckAlarm），避免程序卡死。
   • 冗余设计：多传感器交叉验证，提高可靠性。

1.3、运动控制策略

1. 轴控制指令

   • 使用运动控制功能块（如 MC_MoveAbsolute、F_SEQ_X_UNI_AXES_ABS_POS_Precision_V1_1）实现轴的精确定位。
   • 配置合理的速度、加速度、精度参数：

     st

     AxisX_ExecuteEnd:=F_SEQ_X_UNI_AXES_ABS_POS_Precision_V1_1(iIn_idxElement:= idxLoad_AxisX, rIn_Position:= targetPos, rIn_Speed_In_Units:=50.0,  // 速度uiIn_ACCELPercent:=30,    // 加速度百分比rIN_Precision:= 0.1       // 定位精度
     );
     

2. 多轴协同控制

   • 同步控制多轴（如 X/Y 轴联动）实现斜线或曲线运动。
   • 在角度校准中，根据计算结果联动旋转轴（R 轴）和线性轴（X/Y 轴）。

3. 安全机制

   • 设置硬件 / 软件限位（HwLimitSwitchPos/Neg、SwLimitSwitchPos/Neg）防止轴超限。
   • 在轴运动前检查驱动器状态（如 CommunicationReady、PowerOn）。

1.4、校准算法与数学计算

1. 角度计算

   • 通过两个传感器的触发位置计算偏移角度：

     st

     tAngle_Radian := ATAN((tCheckPos2 - tCheckPos1)/传感器间距);
     tAngle := tAngle_Radian * 180.0 / PI;  // 弧度转角度
     

2. 位置补偿

   • 根据角度计算需要调整的 X/Y 轴偏移量：

     st

     // 示例：根据角度计算X/Y轴补偿量
     IF tAngle > 0.5 THEN  // 逆时针旋转arstGV_Cell1_LoadAxisXOffset.rX := -100.0;  // X轴负方向补偿arstGV_Cell1_LoadAxisYOffset.rX := 100.0;   // Y轴正方向补偿
     END_IF;
     

1.5、错误处理与可靠性

1. 异常检测

   • 监控传感器状态、轴位置和驱动器反馈，识别异常（如传感器超时、轴未到位）。
   • 使用全局诊断变量（如 wINOUT_DIAGNOSE_Seq）记录错误类型。

2. 恢复机制

   • 设计错误恢复流程（如重试、回退到安全位置）：

     st

     IF Delay_SensorCheckAlarm.Q THEN  // 传感器检测超时wINOUT_DIAGNOSE_Seq.3 := TRUE;  // 记录错误Step :=999;                     // 跳转到错误处理
     END_IF;
     

3. 安全停止

   • 使用 MC_Halt 或 MC_Stop 功能块实现紧急暂停或有序停止：

     st

     // 示例：轴故障时触发紧急停止
     IF ai.FROM_AXIS.Error THENMC_Stop_Festo(Axis:=AxisX, Execute:=TRUE);
     END_IF;
     

1.6、调试与优化

1. 状态监控

   • 添加调试输出点，实时显示轴位置、传感器状态和关键变量值。
   • 使用 HMI 界面可视化程序运行状态。

2. 参数调优

   • 动态调整速度、加速度和精度参数，平衡效率与稳定性。
   • 优化传感器触发阈值，减少误判。

3. 性能优化

   • 合并可并行执行的步骤（如多轴同时运动），缩短循环时间。
   • 缓存常用位置数据，避免重复计算。

1.7、编程规范与最佳实践

1. 结构化编程

   • 使用函数块封装通用功能（如轴运动、传感器检测），提高代码复用性。
   • 通过 CASE 或状态机实现清晰的流程控制。

2. 注释与文档

   • 添加详细注释说明关键逻辑和参数含义。
   • 记录各步骤的功能和预期结果，便于后续维护。

3. 版本控制

   • 使用版本控制系统（如 Git）管理代码变更，便于追溯和协作。

二、倍福PLC ST语言编的程序源码：

   stVar_SEQ.bDisableTimeout 	:= TRUE;	IF Step >=130 AND Step <=135 THEN 	Delay_SensorCheck (IN:=(NOT bIN_AligneX_Sensor1 OR NOT bIN_AligneX_Sensor2 ), PT:=T#10MS , Q=> , ET=> );	
END_IF	Delay_SensorCheckAlarm (IN:=Step =130, PT:=T#5S , Q=> , ET=> );	
IF Delay_SensorCheckAlarm.Q THENwINOUT_DIAGNOSE_Seq.3 := TRUE;	// Alignement Sensor Shoul Be All On( Cable Label:2045B10(S18)+Cable Label:2046B10(S19)) 
END_IFIF stVar_SEQ.stXTimes.tTimeInStep >=T#20MS AND NOT stVar_SEQ.bTOK AND  Step =0 THENDelay.IN := FALSE;Step :=10;
END_IFIF NOT  stINOUT_SYS_CELL.stMODE.bAUTO_RUNNING THENRETURN;
END_IFCASE   Step  OF10 : // 清除缓存区 	tCheckPos1:=0.0;tCheckPos2:=0.0;tAlignementEndAxisXPos:=0.0;tAligneX_Sensor1_CheckOK  :=FALSE;tAligneX_Sensor2_CheckOK  :=FALSE;arstGV_Cell1_LoadAxisXOffset.rX:=0.0;arstGV_Cell1_LoadAxisYOffset.rX:=0.0;