孫彤

摘要：柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)的應(yīng)用，可以讓工業(yè)生產(chǎn)更好地滿足市場(chǎng)的發(fā)展需求，也可以為產(chǎn)品更新速度的提升提供一定保障。系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性是柔性自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的核心要素。本文主要從柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備的要求入手。對(duì)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng) PLC技術(shù) 系統(tǒng)監(jiān)控 組網(wǎng)設(shè)計(jì)

前言

柔性自動(dòng)化技術(shù)具有著提升生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本的作用。加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)中不可缺少的內(nèi)容。現(xiàn)階段我國(guó)柔性自動(dòng)化領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品數(shù)量較少，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線研究工作的強(qiáng)化，有助于這一技術(shù)在工業(yè)實(shí)踐領(lǐng)域應(yīng)用與推廣。

一、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備的要求

（一）工序集中。工序集中性是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備的主要特點(diǎn)。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平有著較為嚴(yán)格的要求?？茖W(xué)化、合理化的生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量控制措施的應(yīng)用，可以在降低運(yùn)送負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上，為生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

（二）高柔性與高生產(chǎn)率。高柔性要求與高生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)也可以被看作是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備的要求?，F(xiàn)階段柔性自動(dòng)化技術(shù)與現(xiàn)代化及其制造技術(shù)的融合，模塊化在生產(chǎn)中心建設(shè)已經(jīng)成為了一些學(xué)者所關(guān)注的內(nèi)容。在筆者看來(lái)，與之相關(guān)的可調(diào)式機(jī)床是對(duì)傳統(tǒng)大批量生產(chǎn)的機(jī)床進(jìn)行柔性化處理的產(chǎn)物，人們可以格局不同加工目標(biāo)的要求，構(gòu)建不同的再生產(chǎn)中心。

（三）易控制性。柔性自動(dòng)化技術(shù)建立在集成化生產(chǎn)線體系基礎(chǔ)之上，因而生產(chǎn)線管控系統(tǒng)的自動(dòng)控制水平是人們?cè)谌嵝宰詣?dòng)化技術(shù)領(lǐng)域所不可忽視的要求。

二、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。基于PLC技術(shù)的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線包含有供料單元、裝配單元和暫存單元等多個(gè)部分。CP5611上位機(jī)可以在這一系統(tǒng)之中發(fā)揮上位機(jī)的作用。根據(jù)柔性生產(chǎn)線系統(tǒng)的實(shí)際情況，人們可以讓西門(mén)子公司的S7-200型PLC設(shè)備發(fā)揮出控制器的作用。PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線可以發(fā)揮出溝通控制器與總線網(wǎng)絡(luò)的作用。上位機(jī)中應(yīng)用的WinCC組態(tài)軟件可以發(fā)揮出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的作用，它也具有歸檔歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理和緊急情況下的系統(tǒng)報(bào)警等功能。

（二）柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的供料單元設(shè)計(jì)。料倉(cāng)模塊和擺動(dòng)模塊是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的重要組成部分。料倉(cāng)模塊中應(yīng)用有雙作用汽缸、條碼掃描槍、單向節(jié)流閥和光電式傳感器檢測(cè)設(shè)備等多種設(shè)備。雙作用汽缸可以將最底層的工件推送至機(jī)械限位位置；電感式傳感器可以發(fā)揮出檢測(cè)送料缸位置的作用。單向節(jié)流閥可以發(fā)揮出調(diào)節(jié)送料缸的前進(jìn)速度與縮回速度的作用，條碼掃描槍具有著讀取工件條形碼的功能。擺動(dòng)模塊安裝有吸盤(pán)、真空檢測(cè)開(kāi)關(guān)合格擺動(dòng)模塊擺臂等設(shè)備。

（二）柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的裝配單元設(shè)計(jì)。裝配單元是柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，是完成工件組裝任務(wù)的重要載體。四自由度機(jī)械手是裝配單元中的核心內(nèi)容。它包含有抓手模塊、升降步進(jìn)電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)模塊和伸縮步進(jìn)電機(jī)模塊等模塊，其中的機(jī)械手控制方式為步進(jìn)電機(jī)控制與氣動(dòng)方式控制相結(jié)合的控制方式。

（三）柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的暫存單元設(shè)計(jì)

柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的暫存單元涉及到了底車(chē)、5X4立體倉(cāng)位貨架和搬運(yùn)機(jī)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)。暫存單元中的底車(chē)發(fā)揮著承載單元主體的作用。倉(cāng)位貨架應(yīng)用有鋁合金材料，與之相關(guān)的搬運(yùn)結(jié)構(gòu)中包含有兩個(gè)電動(dòng)缸、一個(gè)雙作用汽缸和一個(gè)氣動(dòng)抓手。

三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上電處理，PLC掃描和出錯(cuò)處理是應(yīng)用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)的主要功能。在完成PLC系統(tǒng)上電處理以后，人們需要系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)設(shè)置為默認(rèn)狀態(tài)，并要對(duì)I/O模塊裝置的工作形式、PLC內(nèi)部工作等內(nèi)容進(jìn)行檢查。在PLC掃描環(huán)節(jié)，PLC也可以借助自我檢查機(jī)制，為系統(tǒng)自身的正常運(yùn)行提供保障。

（一）PLC控制系統(tǒng)的選型分析。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)的選型問(wèn)題主要涉及到了以下內(nèi)容：一是PLC控制系統(tǒng)的機(jī)型選擇；二是CPU與I/O模塊的選擇，三是系統(tǒng)通訊模塊的選擇。根據(jù)PLCA技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，西門(mén)子PLC具有著技術(shù)成熟化的特點(diǎn)，這一機(jī)型的運(yùn)用，可以讓柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝技術(shù)的工藝控制要求得到滿足。柔性自動(dòng)化系統(tǒng)中的輸入量與輸出量以數(shù)字量為主。在通訊模塊選擇方面，人們需要為PROFIBUS-DP通訊功能的實(shí)現(xiàn)提供保障。

（二）PLC步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)。PLC步進(jìn)電機(jī)具有著將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的作用。控制脈沖頻率的措施也可以發(fā)揮出控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度的作用。二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)是一種較為常用的步進(jìn)電機(jī)。這一設(shè)備具有著體積小、起動(dòng)頻率高和運(yùn)行頻率高的特點(diǎn)。根據(jù)柔性生產(chǎn)線系統(tǒng)的實(shí)際需要，人們可以在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用串聯(lián)型連接方式。在與PLC連接時(shí)，人們需要完成方向信號(hào)與脈沖信號(hào)的連接。

（三）條碼掃描槍控制設(shè)計(jì)。條碼掃描槍的解碼能力是人們?cè)赑LC技術(shù)應(yīng)用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)。Cipher C1000掃碼槍是一種較為常用的條碼掃描設(shè)備。

（四）系統(tǒng)監(jiān)控與組網(wǎng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)監(jiān)控與組網(wǎng)設(shè)計(jì)涉及到了監(jiān)控界面設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。以單元為單位的監(jiān)控體系是基于PLC技術(shù)的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)中所常用的監(jiān)控設(shè)計(jì)方式。與之相關(guān)的系統(tǒng)監(jiān)控界面包含有網(wǎng)絡(luò)連接模塊、供料單元模塊和裝配單元模塊等多個(gè)模塊。

四、結(jié)語(yǔ)

基于PLC的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)具有著提升生產(chǎn)線工作效率的作用。上電處理，PLC掃描和出錯(cuò)處理等內(nèi)容的優(yōu)化，可以為柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)的實(shí)效性提供保障。參考文獻(xiàn)：