耿秀明

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于PLC的自動(dòng)生產(chǎn)線供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

耿秀明

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

供料系統(tǒng)是自動(dòng)生產(chǎn)線的必要組成部分之一，向系統(tǒng)提供待加工供料。文章提出了以S7－200 PLC為控制核心，設(shè)計(jì)具有故障指示、手動(dòng)運(yùn)行及自動(dòng)運(yùn)行功能的控制系統(tǒng)，程序采用模塊化設(shè)計(jì)，大量運(yùn)用順序指令編程。通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，該系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

隨著工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)不斷的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)過(guò)程中，自動(dòng)化程度的不斷提高不但提高了生產(chǎn)的效率還大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)生產(chǎn)線是將控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集于生產(chǎn)過(guò)程一體的工業(yè)控制系統(tǒng)，能夠按設(shè)定好的程序和進(jìn)度自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)及裝配過(guò)程。為保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的工藝性及質(zhì)量，要求生產(chǎn)線的各工作站都要有穩(wěn)定的控制系統(tǒng)和故障預(yù)警系統(tǒng)，各站之間要有有效及時(shí)的信息交換。

1 供料硬件系統(tǒng)構(gòu)成

供料系統(tǒng)是自動(dòng)生產(chǎn)線的起始工作單元，負(fù)責(zé)向生產(chǎn)線提供原始工料。供料系統(tǒng)主要有機(jī)械部分和電氣部分構(gòu)成。

機(jī)械部分主要有頂料氣缸、推料氣缸、物料臺(tái)和料倉(cāng)組件及氣源裝置等構(gòu)成。頂料氣缸用于將料倉(cāng)里的工件固定，以便于推料氣缸將最下面的工件推到物料臺(tái)上供系統(tǒng)加工裝配使用。氣源裝置主要向系統(tǒng)提供動(dòng)力源——高壓的壓縮空氣，驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作完成供料過(guò)程。供料系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖見圖1。

電氣部分主要包括電氣控制換向閥（集成閥島）、傳感器、PLC控制器及按鈕開關(guān)指示報(bào)警部分等。電氣換向閥用于改變壓縮空氣的流動(dòng)方向控制氣缸桿的伸出收回。傳感器主要有頂料氣缸位置傳感器、推料氣缸位置傳感器、物料臺(tái)物料有無(wú)傳感器、料倉(cāng)物料儲(chǔ)備及有無(wú)傳感器?？刂破鬟x用西門子公司的S7－200 PLC，根據(jù)傳感器的檢測(cè)信號(hào)和總控主機(jī)的指令編寫控制程序，完成自動(dòng)供料工作過(guò)程。按鈕開關(guān)用于系統(tǒng)的手動(dòng)控制，指示報(bào)警用于指示系統(tǒng)故障提醒操作人員。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

為適應(yīng)多種工作過(guò)程，本系統(tǒng)設(shè)置手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩種工作模式。手動(dòng)運(yùn)行模式下，工作過(guò)程采用一步一動(dòng)方式，動(dòng)作由按鈕控制，主要用于系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程使用。自動(dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)按傳感器的檢測(cè)信號(hào)和主機(jī)信號(hào)自動(dòng)逐步的完成工作過(guò)程。

供料系統(tǒng)工作過(guò)程步驟設(shè)計(jì)如下：

系統(tǒng)上電后，所有設(shè)備復(fù)位。

若物料臺(tái)上沒(méi)有工件，頂料氣缸伸出固定工件。

工件固定后，推料氣缸伸出將工件推到物料臺(tái)上。

推料氣缸縮回。

頂料氣缸縮回。

圖1 供料系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

圖2 主程序梯形圖

圖3 自動(dòng)程序流程圖

手動(dòng)模式時(shí)以上5步由按鈕切換。自動(dòng)模式下以上5步由傳感器信號(hào)切換，在運(yùn)行過(guò)程中，若按下停止按鈕，完成本輪工作后停止。若按下急停按鈕，工作立即停止。兩種模式的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。

系統(tǒng)的故障指示設(shè)計(jì)，系統(tǒng)復(fù)位后若工料充足，正常指示燈亮，若不能復(fù)位，或供料不足則正常指示燈閃爍。運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行指示燈亮。若運(yùn)行過(guò)程中料倉(cāng)缺料，運(yùn)行指示燈閃爍，完成本輪工作后，系統(tǒng)將停止工作。停止按鈕按下后，停止指示燈亮。急停按鈕按下后，停止指示燈閃爍。

程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定的工作，控制器及程序的設(shè)計(jì)是重中之重。本系統(tǒng)主要以S7－200PLC為核心，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。按系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行PLC的I/O管腳分配。分配表見表1。

表1 I/O管腳分配表

程序主要包含主程序、上電復(fù)位程序、故障指示程序、手動(dòng)運(yùn)行程序和自動(dòng)運(yùn)行程序幾部分。主程序主要負(fù)責(zé)各子程序的調(diào)用。主程序梯形圖見圖2所示。

上電復(fù)位程序只在上電初始或復(fù)位按鈕按下時(shí)運(yùn)行一次，使系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。要求頂料氣缸和推料氣缸縮回初始位置。故障指示程序用于運(yùn)行及故障時(shí)預(yù)警提示，功能詳見故障指示設(shè)計(jì)。手動(dòng)運(yùn)行程序及自動(dòng)運(yùn)行程序分別完成系統(tǒng)的供料過(guò)程。自動(dòng)運(yùn)行程序流程圖見圖3所示。自動(dòng)運(yùn)行程序采用順序控制指令指令，有效地解決了程序的前后邏輯問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)生產(chǎn)線供料系統(tǒng)以S7－200 PLC為控制核心，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等綜合設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行和故障指示功能的控制系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，該系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線有較強(qiáng)的實(shí)用性。

耿秀明（1982－）女，碩士，內(nèi)蒙古呼和浩特人，內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授、工程師，研究方向：自動(dòng)控制。

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年教師科研基金，YTSRF1302 point