基于PLC的自動生產(chǎn)線供料系統(tǒng)設計

耿秀明

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學院

基于PLC的自動生產(chǎn)線供料系統(tǒng)設計

耿秀明

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學院

供料系統(tǒng)是自動生產(chǎn)線的必要組成部分之一，向系統(tǒng)提供待加工供料。文章提出了以S7－200 PLC為控制核心，設計具有故障指示、手動運行及自動運行功能的控制系統(tǒng)，程序采用模塊化設計，大量運用順序指令編程。通過調(diào)試運行，該系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行。

隨著工業(yè)的發(fā)展和科技的進步，自動控制技術(shù)不斷的應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個過程中，自動化程度的不斷提高不但提高了生產(chǎn)的效率還大大降低了工人的勞動強度。自動生產(chǎn)線是將控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳動技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)集于生產(chǎn)過程一體的工業(yè)控制系統(tǒng)，能夠按設定好的程序和進度自動進行產(chǎn)品的生產(chǎn)及裝配過程。為保證生產(chǎn)的順利進行和產(chǎn)品的工藝性及質(zhì)量，要求生產(chǎn)線的各工作站都要有穩(wěn)定的控制系統(tǒng)和故障預警系統(tǒng)，各站之間要有有效及時的信息交換。

1 供料硬件系統(tǒng)構(gòu)成

供料系統(tǒng)是自動生產(chǎn)線的起始工作單元，負責向生產(chǎn)線提供原始工料。供料系統(tǒng)主要有機械部分和電氣部分構(gòu)成。

機械部分主要有頂料氣缸、推料氣缸、物料臺和料倉組件及氣源裝置等構(gòu)成。頂料氣缸用于將料倉里的工件固定，以便于推料氣缸將最下面的工件推到物料臺上供系統(tǒng)加工裝配使用。氣源裝置主要向系統(tǒng)提供動力源——高壓的壓縮空氣，驅(qū)動氣缸動作完成供料過程。供料系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)圖見圖1。

電氣部分主要包括電氣控制換向閥（集成閥島）、傳感器、PLC控制器及按鈕開關(guān)指示報警部分等。電氣換向閥用于改變壓縮空氣的流動方向控制氣缸桿的伸出收回。傳感器主要有頂料氣缸位置傳感器、推料氣缸位置傳感器、物料臺物料有無傳感器、料倉物料儲備及有無傳感器。控制器選用西門子公司的S7－200 PLC，根據(jù)傳感器的檢測信號和總控主機的指令編寫控制程序，完成自動供料工作過程。按鈕開關(guān)用于系統(tǒng)的手動控制，指示報警用于指示系統(tǒng)故障提醒操作人員。

系統(tǒng)功能設計

為適應多種工作過程，本系統(tǒng)設置手動運行和自動運行兩種工作模式。手動運行模式下，工作過程采用一步一動方式，動作由按鈕控制，主要用于系統(tǒng)調(diào)試過程使用。自動運行模式下，系統(tǒng)按傳感器的檢測信號和主機信號自動逐步的完成工作過程。

供料系統(tǒng)工作過程步驟設計如下：

系統(tǒng)上電后，所有設備復位。

若物料臺上沒有工件，頂料氣缸伸出固定工件。

工件固定后，推料氣缸伸出將工件推到物料臺上。

推料氣缸縮回。

頂料氣缸縮回。

圖1 供料系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)圖

圖2 主程序梯形圖

圖3 自動程序流程圖

手動模式時以上5步由按鈕切換。自動模式下以上5步由傳感器信號切換，在運行過程中，若按下停止按鈕，完成本輪工作后停止。若按下急停按鈕，工作立即停止。兩種模式的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。

系統(tǒng)的故障指示設計，系統(tǒng)復位后若工料充足，正常指示燈亮，若不能復位，或供料不足則正常指示燈閃爍。運行過程中，運行指示燈亮。若運行過程中料倉缺料，運行指示燈閃爍，完成本輪工作后，系統(tǒng)將停止工作。停止按鈕按下后，停止指示燈亮。急停按鈕按下后，停止指示燈閃爍。

程序設計

系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定的工作，控制器及程序的設計是重中之重。本系統(tǒng)主要以S7－200PLC為核心，采用模塊化程序設計。按系統(tǒng)的硬件設計進行PLC的I/O管腳分配。分配表見表1。

表1 I/O管腳分配表

程序主要包含主程序、上電復位程序、故障指示程序、手動運行程序和自動運行程序幾部分。主程序主要負責各子程序的調(diào)用。主程序梯形圖見圖2所示。

上電復位程序只在上電初始或復位按鈕按下時運行一次，使系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。要求頂料氣缸和推料氣缸縮回初始位置。故障指示程序用于運行及故障時預警提示，功能詳見故障指示設計。手動運行程序及自動運行程序分別完成系統(tǒng)的供料過程。自動運行程序流程圖見圖3所示。自動運行程序采用順序控制指令指令，有效地解決了程序的前后邏輯問題。

結(jié)語

自動生產(chǎn)線供料系統(tǒng)以S7－200 PLC為控制核心，結(jié)合氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)等綜合設計了能夠?qū)崿F(xiàn)手動、自動運行和故障指示功能的控制系統(tǒng)。通過調(diào)試運行，該系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行，對自動生產(chǎn)線有較強的實用性。

耿秀明（1982－）女，碩士，內(nèi)蒙古呼和浩特人，內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學院副教授、工程師，研究方向：自動控制。

內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學院青年教師科研基金，YTSRF1302 point