图1 机械结构模型
S7-200 SMART V2.8版本增强了运动控制功能，ST60支持通过脉冲输出控制4轴电机运动。此工程使用了3D直线插补运动控制，同时控制一个夹具的旋转轴，实现物料搬运的应用。
SMART LINE作为人机交互设备，实现对运动控制的监控和操作。
通过虚拟调试软件NXMCD，实现物料搬运工程的实时仿真。
物料搬运应用的工作流程
启动放置了物料托盘的传送带
检测物料托盘到位后，停止传送带
夹具移动到PLC计算出的下一个待取物料于存储区的所在位置
夹取物料
将物料移动到物料托盘区域，同时正向旋转180度
放置物料至托盘
夹具移动回等待区，同时负向旋转180度
进入下一个循环
小贴士
硬件及软件需求
1. 硬件要求
SIMATIC S7-200 SMART V2.8 ST60 CPU
SMARTLINE V4 SP1
SIMATIC IPC
2. 软件要求
STEP 7-Micro/WIN SMART V2.8
SIMATIC WinCC Flexible SMART V4 SP1
NX MCD 2206
PLC程序说明
运动控制向导
图2 运动向导界面
在STEP7-Micro/WIN SMARTV2.8中打开运动控制向导，组态4个轴。其中轴0、轴1和轴2配置成轴组0、轴3为旋转轴。
程序架构
示例程序中子程序间的调用架构如下图所示。
图3 程序架构
MotionCtrl子程序
该程序用于初始化四个运动轴，使能，零点设置，运动停止等功能。
PnP子程序
该子程序将控制物料搬运流程中的各个步骤，如上文在通用描述中的陈述。程序调用GetRow子程序来获取物料坐标，调取MovePath子程序对运动轴进行控制。
MovePath子程序
该子程序将控制搬运操作中轴的具体运动。3D运动包括7个点位：抓取前、抓取、抓取后、释放前、释放、释放后和等待点。旋转运动包括：夹取物料后正向旋转180度和释放物料后负向旋转180度（关于该子程序的详细内容可参考往期样例程序运动控制专栏的——SMART点对点之间搬运应用）。
GetRow子程序
该子程序将记录和计算取料位置的坐标。
其中调用了库“Mod_W”，用于获取整数除法的余数。
HMI画面介绍
图4 HMI界面
功能说明
“四轴使能”按钮
可将四个运动轴使能。使能后，按钮背景色为蓝色，再次点击按钮，可取消使能，按钮背景色变为灰色。
“设置零点”按钮
可将当前位置设置为各轴的零点位置。
“启动搬运”按钮
可开启搬运操作。当搬运开始进行，此按钮背景色为蓝色。
“停止搬运”按钮
可中止搬运操作。
“3D运动速度”设置栏
可设置XYZ三轴的运动速度。建议值为：200。
“旋转速度”设置栏
设置栏可设置旋转轴的速度。建议值为：20。
运动数据显示栏
可显示3D运动和旋转运动的位置值和速度值。
报警信息界面
可显示程序报警信息。
用户管理界面
可进行用户登录管理，配合用户群组设置，可实现操作权限管理。
NX MCD仿真
图5 NX MCD软件界面
功能介绍
NX MCD是西门子NX平台中机电一体化概念的设计模块，可用于3D模型定义刚体、碰撞体、运动副、速度以及位置控制等。
本案例中，运行在PC上的NX MCD软件通过ModbusTCP与PLC通信。PLC同时与HMI通信，进行人机交互。
PLC将四轴运动相关的实时数据发送给MCD用于仿真。
MCD将托盘位置信号等信息发送给PLC用于操作的流程控制。