范鵬程 北京航天拓撲高科技有限責任公司

一、可編程控制器

可編程控制器，簡稱 PLC是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置，在電工委員會頒布的 PLC 標準草案中對 PLC做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?/p>

二、PLC 的特點

1.可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能，PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

2.配套齊全，功能完善，適用性強。PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

三、可編程控制器在自動流水線系統(tǒng)應用

1.自動流水線基本概念

在大量生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質量、改善勞動條件，不僅要求機床能自動的對工件進行加工，并且要求工件的裝卸、工件的工序問的輸送、工序間加工精度的檢測、廢品的剔除等都能自動的進行。因此，把設備按工件的加工工序順序依次排列，用自動輸送裝置將他們聯(lián)成一個整體，并用控制系統(tǒng)將各個部分的動作協(xié)調起來，使其按照規(guī)定的動作自動的進行工作，這種自動化的加工系統(tǒng)就稱為自動化生產(chǎn)流水線。

2.自動流水線基本組成及工作過程

1）自動流水線基本組成

（1）控制單元。控制單元由電源模塊、PLC組成。電源單元選用開關電源，主要作用是為系統(tǒng)提供直流24 V的電源。系統(tǒng)選用PLC主要是用于分別控制平面?zhèn)}儲系統(tǒng)和材料分揀系統(tǒng)，然后通過PLC網(wǎng)絡實現(xiàn)PLC之間的相互通汛，完成系統(tǒng)的統(tǒng)一動作。PLC之間的網(wǎng)絡根據(jù)PLC的機型特點，可分別選用PPI、PC—LINK、C—Net等網(wǎng)絡方式。

（2）材料分揀系統(tǒng)。材料分揀系統(tǒng)由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機、旋轉編碼器、井式出料塔、氣動推料機構等組成。其中變頻器、旋轉編碼器、交流電機與PLC組成帶位置反饋的速度控制系統(tǒng)。傳感器組由電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器組成，可以識別貨物的顏色、材質、數(shù)量等屬性。

（3）氣動機械手。本系統(tǒng)中，氣動機械手的上升、下降、夾緊、放松和旋轉，貨物的入庫動作都是選擇氣動技術來完成的。氣動夾作為氣缸中的一種，主要是針對機械手的用途而設計的，它用來夾取物體，實現(xiàn)機械手的各種動作。機械手上升和下降、貨物入庫采用直線型氣缸來完成。

（4）接口單元。接口單元采用開放式結構，系統(tǒng)所有控制線和信號線均通過導線引到面板上來，因此在實驗時，只需要在面板上接線即可。

2）自動流水線工作過程

自動流水線模擬系統(tǒng)主要由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機、井式出料塔、氣動推料機構、步進電機及其驅動器、氣動機械手、平面庫、直線導軌、氣動人庫機構等組成。各機構由PLC控制驅動。其過程如下，將貨物推到井式出料塔后，變頻器啟動（傳送帶同時動作），有料傳感器檢測到貨物，氣動機械手下降、夾手、上升、旋轉完成后，將貨物送到取貨位上，步進電機發(fā)脈沖控制氣動入庫機構動作。按貨物屬性，分別人庫。生產(chǎn)過程均由PLC自動控制，需要時也可手動操作，控制系統(tǒng)工作原理：控制系統(tǒng)采用順序控制方式，順序控制主要是以預先設定的時間或條件為依據(jù)。按預定的動作順序，控制被控對象，按規(guī)定的工藝流程自動運行。由于控制系統(tǒng)的執(zhí)行驅動元件與部件（電磁閥，步進電機），功率大，工作電壓與電流也大，因此系統(tǒng)設置了驅動電路和驅動繼電器，線圈執(zhí)行元件的驅動電路，從PLC接受信號，由固態(tài)繼電器放大，然后去驅動線圈執(zhí)行元件，如步進電機，電磁閥。當操作者按下啟動按鈕后，進入PLC自動控制中，PLC按設定的時間或條件。以及預先規(guī)定動作順序，輸出信號，使被控對象按規(guī)定的工藝流程自動運行。

不同行業(yè)在采用 PLC 時其關注點會有所不同，故其功能需求也會不一樣。因此，在 PLC 通用功能的基礎上針對不同行業(yè)應用特點開發(fā)專業(yè)化 PLC 產(chǎn)品，不僅可以提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本，而且可以提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平，提高產(chǎn)品的綜合競爭實力。