楊一曼

摘要：介紹了汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)的總體設計過程，設計了以PLC為控制核心的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)，重點對系統(tǒng)的控制要求進行分析，對控制系統(tǒng)整體結構、系統(tǒng)硬件組成和控制系統(tǒng)程序軟件進行了設計。通過對控制系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)了汽缸蓋毛坯的加工和輸送的自動化控制。該設計對提高汽缸蓋毛坯加工輸送線的生產效率和自動化水平具有重要意義。

關鍵詞：PLC；自動化控制；輸送線；控制系統(tǒng)

引言

世界制造業(yè)將快速進入智能制造時代，隨著智能制造時代的來臨，機加工裝備未來發(fā)展的趨勢將是智能機床生產線。我國制造業(yè)的現(xiàn)狀是大而不強，為解決這種現(xiàn)狀，在新的國際競爭環(huán)境中處于優(yōu)勢，就必須走智能制造強國之路，在工信部、各集團公司及各級政府的支持下，國內很多企業(yè)都在進行由傳統(tǒng)生產線升級改造成智能生產線或者籌劃建設智能制造生產線。

計算機和數(shù)控技術的快速發(fā)展及廣泛使用，對于汽缸蓋毛坯加工這樣大批量生產的零件得以實現(xiàn)自動化控制，設計了基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對汽缸蓋毛坯的加工及輸送，提高了汽缸蓋工藝水平及質量，提高生產效率及經濟效益。

1系統(tǒng)控制要求分析

汽缸蓋毛坯在加工工位的夾具上進行加工，從毛坯加工到成型工件要經過很多次功能相似的步驟進行加工，一般由粗到細進行逐步漸進加工，粗加工有利于快速切除毛坯中大量多余的材質，精加工可以滿足零件的尺寸精度。加工工藝技術是自動化生產線設計的基礎，它決定生產線中所需要的加工設備和工藝流程?；赑LC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)是將汽缸蓋毛坯加工生產線分為3個工位分別為OP10，OP20和OP30，其中工位OP10和OP30工藝流程相似，工位OP20功能是上料，在工位OP10和OP30處分別配置了機械手裝置對工件數(shù)次回轉加工，回轉加工是一種加工方式，并設有輸送工件裝置，在各機械手與回轉翻轉加工之間進行工件收放，所有這些工作都按工藝流程執(zhí)行。

工位OP10分為上料工位和下料工位，上料工位的工藝流程為：手動放料一隔料伸出，擋料退回一手動擋料一隔料退回，擋料伸出：下料工位的工藝流程為：OP10下料位有料，翻轉裝置無料，隔料伸出擋料退→回轉輸送電機正轉→回轉裝置有料→轉臺轉180°→回轉輸送電機反轉→翻轉裝置有料，壓料缸夾緊，回轉輸入電機停，下料轉臺回0°→工件翻轉90°→工件回轉90°→壓料缸松開，OP20上位料無料→輸送電機啟動，上位料有料，輸送電機停止一轉臺回0°，翻轉機構回0°。

2控制系統(tǒng)總體結構

基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)是以可編程控制器PLC作為控制核心，通過檢測磁性開關和按鈕開關的狀態(tài)，根據(jù)PLC按鈕開關的狀態(tài)控制電動機，進而控制傳送帶的啟停：通過PLC控制變頻器實現(xiàn)對回轉電機和翻轉電機的控制：系統(tǒng)分別在3個工作的上料、下料放料和上料、下料擋料處設置氣缸，作用是實現(xiàn)隔料和擋料，工件的夾緊和松開也是通過磁性開關量信號來對氣缸的控制來實現(xiàn)的：系統(tǒng)具有故障報警功能，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時變頻器會發(fā)出報警提示，控制系統(tǒng)結構如圖1所示。

3系統(tǒng)硬件組成

3，1PLC選型及系統(tǒng)配置

根據(jù)工藝流程中3個工位的動作要求設計的以PLC為核心的自動控制系統(tǒng)中，主要有按鈕開關、旋轉開關、磁性開關和變頻器故障信號等共計58個；PLC控制輸出的執(zhí)行部件有三相異步電動機、變頻器、接觸器、氣缸和故障指示燈等共計60個。從性價比出發(fā)，選擇FX2N一128MR-001型號的PLC，其具有64個輸入點和64個輸出點，繼電器輸出型，能夠滿足工廠自動化的靈活性和自動控制能力，選用此機型完全能夠滿足基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)的控制要求。

3，2變頻器及報警系統(tǒng)

基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)中汽缸蓋的翻轉和回轉利用變頻器控制電動機實現(xiàn)，變頻器型號選擇FR-E740-0，4K-CHT，變頻器控制電動機主電路圖如圖2所示。報警系統(tǒng)是當系統(tǒng)出現(xiàn)故障例如電動機過載或發(fā)生工作人員誤操作時，通過指示燈報警起到提示作用，方便維修人員及時發(fā)現(xiàn)及時維修，保護控制系統(tǒng)硬件設備。

3，3氣動控制

系統(tǒng)中3個工位的上料位放料、下料位放料、壓料缸壓緊均采用氣動控制同，由7個電磁閥控制氣缸實現(xiàn)，分別是控制工位OP10和OP30上料位放料和擋料、壓料缸壓緊和松開、下料位放料和擋料，當電磁鐵YV1和YV5得電時放料，失電時擋料，當電磁鐵YV3和YV7得電時壓料缸壓緊，失電時，壓料缸松開，當電磁鐵YV2和YV5得電時下料位放料，失電時下料位擋料：工位OP20的上料位放料和擋料是由電磁鐵YV4的得電和失電控制。氣缸的伸出和退回，氣缸的壓緊和松開都是通過PLC的輸出控制電磁閥實現(xiàn)的，控制方法簡單，可靠性強。

4系統(tǒng)程序設計

基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)程序分為半自動運行、全自動運行和報警系統(tǒng)三部分，半自動運行方式可以實現(xiàn)手動控制上料、下料、轉臺的翻轉和回轉：全自動運行方式實現(xiàn)轉臺帶著工件回轉180°延時后回轉0，輸送電機停止，翻轉機構壓緊氣缸壓緊工件翻轉90°，工件回轉90°，壓緊氣缸松開，輸送電機啟動，轉臺和翻轉機構回0：當系統(tǒng)出現(xiàn)過載和變頻器故障，燈光報警，待機檢查。

系統(tǒng)中輸入信號和輸出信號數(shù)量非常多，是一個復雜的自動控制系統(tǒng)，用經驗法進行程序設計不規(guī)范，而且需要一定的經驗一般編程人員難以掌握且編程具有隨意性沒有規(guī)律可依據(jù)，可讀性差給以后生產線的維修帶來不便。與經驗法相比較，利用順序功能圖對程序進行設計，優(yōu)點較多，順序功能圖中重要的是各步實現(xiàn)轉換，過程是前級步動作結束正是后續(xù)步開始的條件，使系統(tǒng)中復雜過程在步的轉換中得到解決，編程方法簡單，規(guī)律性強，可讀性強，方便調試和維修。順序功能圖是基于工藝流程的高級語言，由于生產線中三個工位的工藝流程是按順序進行，適合用順序功能圖進行程序設計。系統(tǒng)順序功能圖如圖3所示。

5系統(tǒng)測試結果

程序經過調試、修改后，程序基本正確，接下來進行現(xiàn)場調試，按照系統(tǒng)硬件組成及接線圖，將PTJC與電動機、變頻器、按鈕開關、磁性開關、電磁閥、電動機過載保護和系統(tǒng)電源等連線安裝正確，進行現(xiàn)場調試并試運行，系統(tǒng)的整體功能與系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能是否一致，對系統(tǒng)進一步完善，經過一段時間的試運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。

6結束語

對基于PLC的汽缸蓋毛坯加工輸送線控制系統(tǒng)進行設計，該系統(tǒng)將復雜的聯(lián)鎖過程，利用順序功能圖進行程序設計，使系統(tǒng)結構簡單，方便維修，控制靈活，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了汽缸蓋毛坯的加工和輸送的自動化控制，提高了輸送線的生產效率。該系統(tǒng)設計提供了輸送線生產模式，可以根據(jù)廠家實現(xiàn)的控制功能進行改進，具有一定的市場推廣價值。