基于PLC的柔性自動化生產線系統(tǒng)研究與設計

孫彤

摘要：柔性自動化生產線技術的應用，可以讓工業(yè)生產更好地滿足市場的發(fā)展需求，也可以為產品更新速度的提升提供一定保障。系統(tǒng)的可靠性與實用性是柔性自動化技術領域的核心要素。本文主要從柔性自動化生產線對設備的要求入手。對柔性自動化生產線系統(tǒng)的整體設計和PLC控制系統(tǒng)設計問題進行了分析。

關鍵詞：柔性自動化生產線系統(tǒng) PLC技術 系統(tǒng)監(jiān)控 組網設計

前言

柔性自動化技術具有著提升生產效率、縮短生產周期和降低生產成本的作用。加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)是柔性自動化生產線系統(tǒng)中不可缺少的內容?，F(xiàn)階段我國柔性自動化領域的自主知識產權產品數(shù)量較少，柔性自動化生產線研究工作的強化，有助于這一技術在工業(yè)實踐領域應用與推廣。

一、柔性自動化生產線對設備的要求

（一）工序集中。工序集中性是柔性自動化生產線設備的主要特點。柔性自動化生產線對生產線的自動化水平有著較為嚴格的要求。科學化、合理化的生產線設備數(shù)量控制措施的應用，可以在降低運送負擔的基礎上，為生產線的生產質量提供保障。

（二）高柔性與高生產率。高柔性要求與高生產率標準也可以被看作是柔性自動化生產線對設備的要求?，F(xiàn)階段柔性自動化技術與現(xiàn)代化及其制造技術的融合，模塊化在生產中心建設已經成為了一些學者所關注的內容。在筆者看來，與之相關的可調式機床是對傳統(tǒng)大批量生產的機床進行柔性化處理的產物，人們可以格局不同加工目標的要求，構建不同的再生產中心。

（三）易控制性。柔性自動化技術建立在集成化生產線體系基礎之上，因而生產線管控系統(tǒng)的自動控制水平是人們在柔性自動化技術領域所不可忽視的要求。

二、柔性自動化生產線系統(tǒng)設計

（一）柔性自動化生產線系統(tǒng)的整體設計?；赑LC技術的柔性自動化生產線包含有供料單元、裝配單元和暫存單元等多個部分。CP5611上位機可以在這一系統(tǒng)之中發(fā)揮上位機的作用。根據(jù)柔性生產線系統(tǒng)的實際情況，人們可以讓西門子公司的S7-200型PLC設備發(fā)揮出控制器的作用。PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線可以發(fā)揮出溝通控制器與總線網絡的作用。上位機中應用的WinCC組態(tài)軟件可以發(fā)揮出對系統(tǒng)進行在線監(jiān)測的作用，它也具有歸檔歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理和緊急情況下的系統(tǒng)報警等功能。

（二）柔性自動化生產線系統(tǒng)的供料單元設計。料倉模塊和擺動模塊是柔性自動化生產線系統(tǒng)的重要組成部分。料倉模塊中應用有雙作用汽缸、條碼掃描槍、單向節(jié)流閥和光電式傳感器檢測設備等多種設備。雙作用汽缸可以將最底層的工件推送至機械限位位置；電感式傳感器可以發(fā)揮出檢測送料缸位置的作用。單向節(jié)流閥可以發(fā)揮出調節(jié)送料缸的前進速度與縮回速度的作用，條碼掃描槍具有著讀取工件條形碼的功能。擺動模塊安裝有吸盤、真空檢測開關合格擺動模塊擺臂等設備。

（二）柔性自動化生產線系統(tǒng)的裝配單元設計。裝配單元是柔性自動化生產線系統(tǒng)中的核心內容，是完成工件組裝任務的重要載體。四自由度機械手是裝配單元中的核心內容。它包含有抓手模塊、升降步進電機模塊、轉盤電機模塊和伸縮步進電機模塊等模塊，其中的機械手控制方式為步進電機控制與氣動方式控制相結合的控制方式。

（三）柔性自動化系統(tǒng)的暫存單元設計

柔性自動化系統(tǒng)的暫存單元涉及到了底車、5X4立體倉位貨架和搬運機構等多種結構。暫存單元中的底車發(fā)揮著承載單元主體的作用。倉位貨架應用有鋁合金材料，與之相關的搬運結構中包含有兩個電動缸、一個雙作用汽缸和一個氣動抓手。

三、PLC控制系統(tǒng)設計

上電處理，PLC掃描和出錯處理是應用于柔性自動化生產線的PLC控制系統(tǒng)的主要功能。在完成PLC系統(tǒng)上電處理以后，人們需要系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)設置為默認狀態(tài)，并要對I/O模塊裝置的工作形式、PLC內部工作等內容進行檢查。在PLC掃描環(huán)節(jié)，PLC也可以借助自我檢查機制，為系統(tǒng)自身的正常運行提供保障。

（一）PLC控制系統(tǒng)的選型分析。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)的選型問題主要涉及到了以下內容：一是PLC控制系統(tǒng)的機型選擇；二是CPU與I/O模塊的選擇，三是系統(tǒng)通訊模塊的選擇。根據(jù)PLCA技術的發(fā)展現(xiàn)狀，西門子PLC具有著技術成熟化的特點，這一機型的運用，可以讓柔性自動化生產線工藝技術的工藝控制要求得到滿足。柔性自動化系統(tǒng)中的輸入量與輸出量以數(shù)字量為主。在通訊模塊選擇方面，人們需要為PROFIBUS-DP通訊功能的實現(xiàn)提供保障。

（二）PLC步進電機控制設計。PLC步進電機具有著將電脈沖轉化為角位移的作用?？刂泼}沖頻率的措施也可以發(fā)揮出控制電機轉動的速度和加速度的作用。二相八拍混合式步進電機是一種較為常用的步進電機。這一設備具有著體積小、起動頻率高和運行頻率高的特點。根據(jù)柔性生產線系統(tǒng)的實際需要，人們可以在步進電機控制系統(tǒng)中應用串聯(lián)型連接方式。在與PLC連接時，人們需要完成方向信號與脈沖信號的連接。

（三）條碼掃描槍控制設計。條碼掃描槍的解碼能力是人們在PLC技術應用于柔性自動化生產技術。Cipher C1000掃碼槍是一種較為常用的條碼掃描設備。

（四）系統(tǒng)監(jiān)控與組網設計。系統(tǒng)監(jiān)控與組網設計涉及到了監(jiān)控界面設計和網絡通訊設計等多個方面。以單元為單位的監(jiān)控體系是基于PLC技術的柔性自動化生產線系統(tǒng)中所常用的監(jiān)控設計方式。與之相關的系統(tǒng)監(jiān)控界面包含有網絡連接模塊、供料單元模塊和裝配單元模塊等多個模塊。

四、結語

基于PLC的柔性自動化生產系統(tǒng)具有著提升生產線工作效率的作用。上電處理，PLC掃描和出錯處理等內容的優(yōu)化，可以為柔性自動化生產線系統(tǒng)的實效性提供保障。參考文獻：