邸新偉

摘 要：自動化的實(shí)現(xiàn)離不開可編程控制器的應(yīng)用，PLC以微處理器為核心，綜合應(yīng)用IT技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)，具有可靠性高、功能性強(qiáng)、易于編程等特點(diǎn)。因此，基于PLC作為控制系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)線越來越多的出現(xiàn)在我們的生活生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：自動化生產(chǎn)線;可編程控制器

1 自動化生產(chǎn)線

1.1 自動化生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)

下面以仿真化自動化生產(chǎn)線來舉例說明。

a.上料機(jī)構(gòu)：根據(jù)加工件的特性而設(shè)計(jì)的可以實(shí)現(xiàn)大批量自動傳送機(jī)構(gòu)，作用是穩(wěn)定有序的將待加工件傳送到指定項(xiàng)目。主要包含上料升降機(jī)構(gòu)、彈夾機(jī)構(gòu)、移載機(jī)構(gòu)。

b.定型機(jī)構(gòu)：對送料進(jìn)行，熱模具擠壓定型，是生產(chǎn)線的主要環(huán)節(jié)。定型機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)與分合模機(jī)構(gòu)。根據(jù)生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)定型機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)有：

（1）安裝架采用鋼結(jié)構(gòu)焊接，剛性好，使用定制軸承以及中軸的設(shè)計(jì)，將需安裝盤重量分散到了安裝架上，噪音低，結(jié)構(gòu)規(guī)整緊湊;

（2）采用伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，及雙重定位，保證了旋轉(zhuǎn)精度;

（3）溫度儀的使用內(nèi)置PID調(diào)節(jié)，能夠穩(wěn)定的調(diào)節(jié)模具溫度;

（4）采用空氣清潔能源，使用氣缸作為定型動力源，快速穩(wěn)定。

c.下料機(jī)構(gòu)：與上料機(jī)構(gòu)相類似，將定型好的機(jī)構(gòu)運(yùn)送到下料彈夾中，主要包含下料升降機(jī)構(gòu)、下料彈夾機(jī)構(gòu)、下料移載機(jī)構(gòu)。

1.2 氣動系統(tǒng)

自動生產(chǎn)線的氣動系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)提供氣源，壓縮氣體通過氣動三聯(lián)件連接到電磁閥，再連接到各個氣缸。

2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)離不開電器元件與電路系統(tǒng)，本論文設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線硬件部分主要包含PLC、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器、人機(jī)界面、繼電器、溫控儀等。

2.1 PLC主要特點(diǎn)

a.運(yùn)動控制功能，高速的脈沖輸出;支持4組200kHz硬件高速計(jì)數(shù)器;具有多種運(yùn)動功能控制指令;16個外部中斷輸入。

b.完整的程序保護(hù)功能，程序自動備份功能，有第二份備份功能;多重密碼保護(hù)用戶安全。

c.優(yōu)異的運(yùn)算能力，有32位CPU+ASIC雙處理器，支持浮點(diǎn)運(yùn)算，最快速度0.24μs。

d.特殊的拓展模塊與功能卡，擴(kuò)展模塊與功能卡具有多樣性，另外多增加3個串聯(lián)端口。

e.控制器聯(lián)網(wǎng)功能，PLC Link最多可連接32臺聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.2 人機(jī)界面

人機(jī)界面是用來交換人與及其信息的媒介，它可以將人的操作目的傳送給設(shè)備的控制系統(tǒng)，或者把設(shè)備的問題反饋到操作者。它主要包含硬件與軟件兩大部分，其中硬件有CPU、顯示器、通信接口、存儲器;軟件有系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件兩部分組成。

2.3 驅(qū)動控制系統(tǒng)介紹與選擇

電機(jī)的選擇對于設(shè)備可靠平穩(wěn)的運(yùn)行起到了決定性作用。本次設(shè)計(jì)選用伺服電機(jī)，閉環(huán)控制，實(shí)時反饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，伺服電機(jī)選型主要考慮的就是功率，應(yīng)用公式P=F*V/100計(jì)算得出。

設(shè)計(jì)選用的伺服系統(tǒng)應(yīng)具有精度高、轉(zhuǎn)速性能好、運(yùn)動平穩(wěn)、及時性強(qiáng)、實(shí)時性高等特點(diǎn)。

2.4 溫控儀

溫控儀是調(diào)節(jié)溫度的智能儀器，能穩(wěn)定控制目標(biāo)的溫度，同時可以控制外部繼電器的溫度。如圖1為溫控儀的設(shè)計(jì)圖。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

3.1 初始化程序設(shè)計(jì)

初始化程序設(shè)計(jì)是打開設(shè)備后的第一步操作，如圖2，M1為初始化按鈕，在屏幕中按下相應(yīng)按鈕程序運(yùn)行。M2表示自動啟動按鈕關(guān)閉，M12表示設(shè)備沒有自動運(yùn)行，X107表示急停按鈕未被按下，M14表示初始化完成，X105為停止按鈕，M10為報(bào)警狀態(tài)按鈕，M10為設(shè)備手動狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備初始化開始，M11一直處于ON的狀態(tài)，自鎖本程序，使程序持續(xù)運(yùn)行。

3.2 伺服控制程序

手動模式下，當(dāng)按下JOG+按鈕時，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)按下JOG-按鈕，旋轉(zhuǎn)部分反向旋轉(zhuǎn)。其中，D300代表輸入脈沖數(shù)，D302表示輸入脈沖頻率，分別來控制電機(jī)的運(yùn)動位置與速度，采用DDRVI語句對Y0和Y1進(jìn)行控制，并且所有模式都采用相同的控制語句，以保證設(shè)備準(zhǔn)確穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)論

本論文從PLC程序的設(shè)計(jì)與伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及溫控儀的設(shè)計(jì)選型出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套自動化生產(chǎn)線，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李楊.填料生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].上海交通大學(xué)，2013.