摘要：提高控制程序的可靠性和健壮性是保证产品质量的重要因素。文章围绕全自动样品分析仪的运动轴控制、样品自动识别、被检测工位选择等主要功能的控制实现，重点阐述了程序的模块化设计、样品识别的唯一性设计、满足用户柔性操作需求的功能设计，在程序的工程实践中实现控制程序的健壮性，保证最终产品的质量要求。也为相关工程实践提供了借鉴。
关键词：PLC；全自动样品分析仪；运动控制； 可靠性设计
0 引言
全自动样品分析仪是一种基于辐射分析谱仪的在日常环境中对样品中的γ放射性进行自动批量测量和分析，并生成相应测试图像和报告的实验室用自动检测设备。该设备对控制的可靠性和安全性都有较高的要求。因此，在设计时选用西门子S7-1200 PLC来完成对两坐标机器人、回转承载台、铅室屏蔽盖的运动控制及样品上、下料流程的控制；对γ能谱仪测量系统、条码扫描系统的运行操控以及整个分析仪的安全连锁与故障报警等，利用西门子TIA Portal V12软件实现对设备的实时监控和操作等功能。
本文着重就PLC在设备的运动轴控制、样品识别、检测工位选择控制等主要控制功能及其安全性和可靠性设计进行阐述。
1 运动轴的控制
全自动样品分析仪外形如图1所示。设备的运动控制包含3个直线轴（两坐标机械手、铅室屏蔽盖）和1个旋转轴（回转承载台）。根据设备控制要求，对每个轴都可进行手动和自动操作。手动操作包括回参考点、点动、定位；自动操作包括对所有轴的自动回参考点及自动定位。
在PLC程序中采用模块化的设计方式：首先，将回参考点控制、点动控制、定位控制的基本功能分别在不同的FC功能中进行设计，并根据不同FC功能需实现的功能要求，定义相应的输入参数；其次，各轴的运动控制在FB功能块中进行设计，在FB功能块中，只需根据轴的控制要求对相关参数进行赋值并调用相应的FC功能即可实现相关功能的控制，如图2所示。例如，在轴定位运动FC功能中定义“#axis_no（轴号）”、“#target_position（目标位置）”、“#speed（速度）”作为输入参数，在手动操作FB功能块的设计中，当需要控制某轴作定位运动时，只需要对上述参数进行赋值并调用轴定位运动功能FC即可实现对该轴的定位控制。
由于设备在上、下料的自动控制流程中，两坐标机械手需进行多个位置的定位控制，因此，在PLC程序设计时，根据各轴的定位位置要求，对每一个轴创建一个命令表，如图3所示，表中每一个位置均设计为绝对位置，并预先给定其进给速度。同样地，对命令表的控制设计在一个专门的FC功能中，在自动控制流程中，调用该FC功能即方便实现对轴的控制要求。
作者：董明玉