自動(dòng)線氣動(dòng)式供料系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計(jì)

馬 駿

(長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程技術(shù)分院，吉林 長(zhǎng)春 130033)

自動(dòng)線氣動(dòng)式供料系統(tǒng)的電氣控制部分根據(jù)供料系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要采用PLC與傳感器、氣缸、電磁閥等電氣元件的互相聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本文以在自動(dòng)線中具有保護(hù)報(bào)警功能的循環(huán)式氣動(dòng)式供料系統(tǒng)為例進(jìn)行電氣控制部分的設(shè)計(jì)。

1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，將供料系統(tǒng)分成電氣控制和機(jī)械結(jié)構(gòu)兩大部分，其中機(jī)械結(jié)構(gòu)部分如圖1所示，主要分成工件裝料管、料倉(cāng)底座、支架、裝料底座幾部分，電氣控制部分主要由以下幾部分組成:PLC、電磁閥、傳感器、接線端口、氣缸、電源等，其功能是按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)地推到物料臺(tái)上。

圖1 供料系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)

2 電源部分

總電源采用三相四線漏電保護(hù)開關(guān)，供料系統(tǒng)采用單相自動(dòng)開關(guān)，并經(jīng)DC24V6A開關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電，保證了電源的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

3 氣動(dòng)部分

氣源處理組件如圖2所示，輸入氣源來(lái)自空氣壓縮機(jī)，提供的壓力為0.6～1.0MPa，輸出壓力位為0～0.8MPa可調(diào)，輸出的壓縮空氣通過(guò)快速三通接頭和氣管與供料系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸相連，并使用單向節(jié)閥來(lái)提高氣缸動(dòng)作平穩(wěn)的可靠度。

圖2 氣源處理組件實(shí)物圖

氣動(dòng)控制回路由PLC的邏輯功能實(shí)現(xiàn)，采用的是兩個(gè)極限工作位置磁感應(yīng)接近開關(guān)的通斷與PLC程序?qū)崟r(shí)互動(dòng)的工作方式[1]。供料單元?dú)鈩?dòng)控制網(wǎng)絡(luò)工作原理圖如圖3所示。

圖3 供料單元?dú)鈩?dòng)控制網(wǎng)絡(luò)工作原理

4 接線端子

系統(tǒng)接線端子采用3層結(jié)構(gòu)上層端子連接DC24V電源的+24V，底層端子用以連接 DC24V電源的0V端，中間層端子用以連接各信號(hào)線，裝置側(cè)接線端口如圖4所示。

圖4 裝置側(cè)接線端口

PLC側(cè)的接線端口的接線端子采用兩層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接各信號(hào)線，其端子號(hào)與裝置側(cè)的接線端口的接線端子相對(duì)應(yīng)。底層端子用以連接DC24V電源的+24V端和0V端，PLC側(cè)接線端口如圖5所示。

圖5 PLC側(cè)接線端口

系統(tǒng)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口之間通過(guò)專用電纜連結(jié)。其中25針接頭電纜連接 PLC的輸入信號(hào)，15針接頭電纜連接 PLC的輸出信號(hào)[2]。

5 控制單元

控制單元主要由PLC進(jìn)行，控制各個(gè)裝置間的信號(hào)及動(dòng)作來(lái)達(dá)到系統(tǒng)要求，核心控制單元采用三菱 FX2N－32MR和基于 RS485串行通信的N∶N通信方式。

a.I/O 分配。

供料單元PLC的I/O信號(hào)表見表1。

表1 供料單元PLC的I/O信號(hào)表

b.程序編制。

按照供料單元單站控制的編程思路，程序由兩部分組成，一部分是系統(tǒng)狀態(tài)顯示，另一部分是供料控制。主程序在每一掃描周期都調(diào)用系統(tǒng)狀態(tài)顯示子程序，只有當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)建立時(shí)，才可以調(diào)用供料控制的子程序[3]，子程序流程圖如圖6所示。

圖6 供料控制子程序流程圖

PLC上電后首先進(jìn)入初始狀態(tài)檢查階段，確認(rèn)系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒后，才允許投入運(yùn)行，這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，避免出現(xiàn)事故。例如，若兩個(gè)氣缸在上電和氣源接入時(shí)不在初始位置，這是氣路連接錯(cuò)誤的緣故，顯然在這種情況下不允許系統(tǒng)投入運(yùn)行[4]。通常的 PLC控制系統(tǒng)往往有這種常規(guī)的要求。

供料單元運(yùn)行過(guò)程主要是供料控制，它是一個(gè)步進(jìn)順序控制。

如果沒(méi)有停止要求，順控過(guò)程將周而復(fù)始地不斷循環(huán)。常見順序控制系統(tǒng)的正常停止要求是，接收到停止指令后，系統(tǒng)在完成本工作周期任務(wù)即返回到初始步后才停止下來(lái)。當(dāng)料倉(cāng)中最后一個(gè)工件被推出后，將有缺料報(bào)警。推料氣缸復(fù)位到位，完成本工作周期任務(wù)即返回到初始步后停止。

6 調(diào)試與運(yùn)行

a.調(diào)整氣動(dòng)部分，檢查氣路是否正確，氣壓是否合理，氣缸的動(dòng)作速度是否合理。

b.檢查磁性開關(guān)的安裝位置是否到位，磁性開關(guān)工作是否正常。

c.檢查I/O接線是否正確。

d.檢查光電傳感器安裝是否合理，靈敏度是否合適，保證檢測(cè)的可靠性。

e.放入工件，運(yùn)行程序看加工單元?jiǎng)幼魇欠駶M足任務(wù)要求。

f.調(diào)試各種可能出現(xiàn)的情況，如在任何情況下加入工件，都要求系統(tǒng)可靠工作。

g.優(yōu)化程序。

7 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及實(shí)用性主要取決于系統(tǒng)部件的穩(wěn)定性及邏輯關(guān)系的連續(xù)性，通過(guò)以上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，很好地屏蔽了同類系統(tǒng)中常見的故障點(diǎn)，并很好地突出了各部件之間的連續(xù)性及系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。本文給出的是一種對(duì)自動(dòng)線供料系統(tǒng)電氣控制的常見控制方法，其中PLC作為電氣控制的核心器件適用于各種品牌，如西門子、施耐德、松下、歐姆龍等，設(shè)計(jì)理念可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和學(xué)校教學(xué)，并可以作為企業(yè)維修人員和教學(xué)人員的參考，提高氣動(dòng)式供料系統(tǒng)的普及度，延長(zhǎng)其使用周期。

[1] 張存禮.PLC控制系統(tǒng)的干擾源分析與抗干擾措施[J].電氣傳動(dòng)，2007(1):25－36.

[2] 吳炳勝，劉體龍，智傳鎖，等.液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(1):35－41.

[3] 王巍，汪玉鳳.基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(1):33－39.

[4] 張萬(wàn)忠.可編程控制器邏輯控制類程序“經(jīng)驗(yàn)法”編程思路的探討[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2003(12):24－30.