以PLC為基礎(chǔ)的自動生產(chǎn)線實驗平臺構(gòu)建分析

摘 要：當(dāng)前我國正處在全面改革的深化階段，在諸多的領(lǐng)域發(fā)展過程中都有著很大的變化，其中的自動生產(chǎn)線是實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化的重要機(jī)器體系，是采用能夠自動加工和檢測等為一體的機(jī)器設(shè)備所組成的生產(chǎn)線對產(chǎn)生生產(chǎn)進(jìn)行實現(xiàn)的?；诖?，文章主要就自動生產(chǎn)線實驗平臺構(gòu)成以及基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)分析，并對各個單元的狀況詳細(xì)化探究，希望此次理論研究對實際操作起到一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：自動生產(chǎn)線；PLC；實驗平臺

引言

自動生產(chǎn)線是對產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化實現(xiàn)的機(jī)器體系，自動生產(chǎn)線主要是在流水線基礎(chǔ)上進(jìn)行逐漸發(fā)展起來的，其要求線體上的各種機(jī)械加工裝置能夠自動完成預(yù)定工序來達(dá)到其要。為能順利達(dá)到這一目標(biāo)就要采用自動輸送以及其他的輔助裝置結(jié)合工藝的順序?qū)⒉煌瑱C(jī)械加工裝置組成整體，這樣對生產(chǎn)的效率提升就有著很大的促進(jìn)作用。

1 自動生產(chǎn)線實驗平臺構(gòu)成及PLC基礎(chǔ)上控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1 自動生產(chǎn)線實驗平臺構(gòu)成分析

我國的科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，在PLC性能方面也有著很大的提升，其在實際發(fā)展過程中控制規(guī)模得到了擴(kuò)大，并且在所組成的模塊方面也有著增多，開放性以及互操作性也得到了很大程度的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)的能力方面以及PLC的功能方面都有著缺額增強(qiáng)。從自動生產(chǎn)線實驗平臺的構(gòu)成要素方面來看，其主要是通過加工單元以及供料單元和輸送單元等組成，在這其中的每個工作單元都能夠成為獨立系統(tǒng)[1]。其中的輸送單元以及裝配單元是通過機(jī)械手裝置，而輸送單元則是通過電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。自動生產(chǎn)線實驗平臺所采用的是多種類型傳感器，同時分別是用于對物體運動位置以及材質(zhì)等的判斷，在實際的控制方面是采取的互連分布式控制方式。

1.2 PLC基礎(chǔ)上的自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計分析

對基于PLC的自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計要能按照相應(yīng)的方案進(jìn)行，首先在計算機(jī)控制系統(tǒng)方面，通過計算機(jī)對常規(guī)模擬控制器的替代使其成為控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分，主要是以自動控制理論和計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合為基礎(chǔ)的。其能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)控制方法難以實現(xiàn)的更為復(fù)雜的控制規(guī)律，并能有效避免模擬電路實現(xiàn)的困境。在進(jìn)行采樣時刻主要是將實測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式時刻，而被控對象則是指所要控制的設(shè)備，計算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中包含有典型數(shù)字控制系統(tǒng)，采樣控制系統(tǒng)方面不僅有連續(xù)信號，同時也有采樣信號以及不同信號混合在一起[2]。

自動生產(chǎn)線系統(tǒng)硬件方面的控制器，主要由機(jī)架部分以及以太網(wǎng)等所構(gòu)成，被控額對象主要是氣動自動化流水生產(chǎn)線系統(tǒng)，以此來完成對現(xiàn)實自動生產(chǎn)流水線的縮小化全方位模擬。在整個系統(tǒng)方面是通過工作平臺以及過程單元等構(gòu)成，在工作平臺上提供了公共信號端子以及接口，這一平臺還配備了電源操作箱來用于交流電源介入及總電源開關(guān)的操作，在控制裝置作用下對時空復(fù)用實施了最優(yōu)化的處理。被控對象的物料是通過供料單元開始，經(jīng)過了加工單元將其成為半成品，然后在存放單元完成整套任務(wù)。

另外在信號的采集環(huán)節(jié)，對氣動自動流水線系統(tǒng)的采集信號要進(jìn)行設(shè)計，其中輸入信號的采集硬件有光微開關(guān)盒色標(biāo)傳感器等，而在供料單元則主要有三個輸入信號，加工單元則有七個輸入信號，裝配單元有七個輸入信號，存放單元有三個輸入信號。在I/O口的規(guī)劃過程中，為能夠使得其設(shè)計和實際的應(yīng)用相結(jié)合，主要采用Flex I/O模塊，這是一個應(yīng)用于分布式場合的靈活、價格低廉的模塊式系統(tǒng)，其在提供的大框架式I/O方面的功能較為完備。

對氣動生產(chǎn)線的軟件設(shè)計過程中，總體的設(shè)計過程如下圖，主要是通過幾個重要的軟件所組成，也就是通信驅(qū)動以及組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和編寫梯形圖、機(jī)界面設(shè)計。

其中的通信驅(qū)動主要的功能就是對現(xiàn)場設(shè)備和計算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行構(gòu)建，其主要是位于整個軟件體系結(jié)構(gòu)最底層，是真正的三十二位應(yīng)用程序，能夠為PLC產(chǎn)品以及其他在計算機(jī)應(yīng)用軟件基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)通信驅(qū)動以及接口。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方面對NctLinx網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建進(jìn)行構(gòu)建過程中，要對成本問題進(jìn)行考慮，軟件配置上可采取RSNetWorx for Control Net，其能夠提供圖形用戶界面并將其用于在線配置以及離線配置，并能夠通過溝通邏輯來控制以及過程控制系統(tǒng)[3]。對程序的設(shè)計過程中，RSLogix5O00編程軟件工作環(huán)境下自帶主程序，倘若有需要編寫子程序的也要能構(gòu)建新的任務(wù)以及子程序例程和相關(guān)設(shè)置。

2 基于PLC的自動生產(chǎn)線系統(tǒng)各單元分析

PLC基礎(chǔ)上的自動生產(chǎn)線系統(tǒng)的各個單元方面要能夠保障其完整性，其中在輸送單元是自動生產(chǎn)線實驗平臺比較重要的工作單元，其所要完成的任務(wù)就是抓取機(jī)械手裝置的精確定位到指定單元物料臺。之后在物料臺上進(jìn)行獲取文件并將其輸送到指定地點，這一單元在PPI網(wǎng)的系統(tǒng)當(dāng)中擔(dān)任著主站角色，其主要是接收來自按鈕模塊系統(tǒng)的主令信號并對站的狀態(tài)信息進(jìn)行讀取，從而達(dá)到對整個系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)目的。從其需要完成的任務(wù)方面主要就是對網(wǎng)絡(luò)的控制以及抓取機(jī)械手裝置控制和步進(jìn)電機(jī)定位的控制。實驗平臺還采取光電來接近開關(guān)，而在步進(jìn)電機(jī)傳動組件方面，步進(jìn)電機(jī)是通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器所驅(qū)動，進(jìn)而帶動固定在滑動溜板上的抓取機(jī)械手裝置作往復(fù)直線運動[4]。

供料單元方面是自動生產(chǎn)線實驗平臺當(dāng)中的起始工作單元，并在整個系統(tǒng)當(dāng)中起著向系統(tǒng)中其它單元提供原料的重要作用。從具體的功能方面來看主要就是要能依照著實際需求把放置在料倉當(dāng)中待加工工件自動的推出到物料臺這樣就比較便于傳送單元機(jī)械手的抓取。在供料單元的PLC控制方面，傳感器信號占有七個輸入點并留出一個點提供給啟停按鈕作為本地的主令信號。供料單元的本地控制以及網(wǎng)絡(luò)控制方面，本地控制主要是通過一個按鈕產(chǎn)生啟停信號程序，而網(wǎng)絡(luò)控制則是按照主站單元發(fā)送進(jìn)行的控制。

另外就是加工單元，在這一加工單元的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，物料臺和滑動結(jié)構(gòu)是加工單元的主要構(gòu)成部分，滑動物料臺主要是在系統(tǒng)正常工作后初始狀態(tài)在輸送機(jī)構(gòu)將物料送到物料臺上之后，物料檢測傳感器對工件進(jìn)行檢測，PLC在通信網(wǎng)絡(luò)作用下將加工完成的信號回饋給系統(tǒng)來協(xié)調(diào)控制[5]。對加工單元的PLC控制方面，其I/O分配以及電路的設(shè)計上，加工單元編程要點就是在自動生產(chǎn)線的實驗平臺加工單元過程中提供啟停按鈕及急停按鈕，采用的是順序控制，另一加工子程序則主要是完成加工工藝的控制功能。

3 結(jié)束語

總而言之，當(dāng)前隨著我國的科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步發(fā)展，對自動生產(chǎn)線實驗平臺的構(gòu)建將會得到進(jìn)一步的優(yōu)化，此次的理論研究主要簡要對這一實驗平臺的設(shè)計進(jìn)行分析，由于篇幅的限制沒有進(jìn)一步深化探究。在今后的研究過程中可以在諸多方面進(jìn)行優(yōu)化處理，例如在控制算法的改進(jìn)方面以及數(shù)學(xué)模型方面的改進(jìn)等，都能對這一實驗平臺的優(yōu)化起到重要促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉國強(qiáng)（1993-），男，安徽省明光市人，工作單位：河海大學(xué)文天學(xué)院，職務(wù)：學(xué)生，研究方向：PLC。