基于PLC的自動生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)平臺研究

縱 信

（鹽城機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校）

0 引言

隨著國內(nèi)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，極大地推動了自動線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的提升，且在減少能耗、改善工作環(huán)境及降低材料成本等方面具有顯著效果。隨著設(shè)備更為高效，相應(yīng)地要求操作人員有更高的素質(zhì)，自動線技術(shù)之所以被認(rèn)為是健全的系統(tǒng)，根源是其具有的綜合性。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳感器、可編程控制器、現(xiàn)場總線組態(tài)、電機(jī)驅(qū)動等各種技術(shù)的融合。隨著上述技術(shù)的不斷發(fā)展及應(yīng)用復(fù)雜程度的加深，使得操作人員不僅需要對各項(xiàng)技術(shù)有更為深入的認(rèn)知，且需更為全面地掌握各項(xiàng)能力。

目前，由理論至實(shí)踐、由課堂至車間，兩者間有著極大的差距。本文以相關(guān)行業(yè)的企業(yè)員工及機(jī)電專業(yè)的學(xué)生作為研究對象，并充分考量技術(shù)水平、專業(yè)知識及技能操作等培養(yǎng)目標(biāo)來進(jìn)行自動線平臺的設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的自動線平臺可以對工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中自動化過程涵蓋的裝配、檢測、輸送、供料、加工、搬運(yùn)等環(huán)節(jié)予以全面、客觀、真實(shí)的反映，提供學(xué)生所需的良好實(shí)踐平臺。

1 自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺

1.1 自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺組成

自動化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺的組成主要有以下5個工作單元，分別是：裝配單元、供料單元、輸送單元、加工單元、分揀單元。各工作單元不僅能夠作為自主運(yùn)行的獨(dú)立系統(tǒng)，且由輸送單元能夠連接其他各單元組成為完整的自動生產(chǎn)線。具體可見下圖1：

圖1 自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺機(jī)械部件設(shè)計(jì)圖

1.2 自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺工作原理

該自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺組成主要有上述5個單元，主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)以下4道工序的內(nèi)容，也就是裝配、供料、分揀、加工。以上4道工序由輸送單元串聯(lián)為一體，實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)線的運(yùn)行全過程。具體可見下圖2：

2 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 供料單元電氣控制系統(tǒng)

供料單元選用的控制單元是三菱FX3U－48MR繼電器輸出型PLC。該控制單元需要控制5個輸出點(diǎn)及12個輸入點(diǎn)；其中，12個輸入點(diǎn)具體為：檢測傳感器8個、按鈕及開關(guān)4個；5個輸出點(diǎn)具體為：控制指示燈顯示的3個輸出點(diǎn)、控制電磁閥的2個輸出點(diǎn)。具體可見下圖3：

2.2 加工單元電氣控制系統(tǒng)

加工單元選用的控制單元是三菱FX3U－48MR繼電器輸出型PLC。該控制單元需要控制6個輸出點(diǎn)及10個輸入點(diǎn)；其中，10個輸入點(diǎn)具體為：檢測傳感器6個、按鈕及開關(guān)4個；6個輸出點(diǎn)具體為：控制指示燈顯示的3個輸出點(diǎn)、控制電磁閥線圈的3個輸出點(diǎn)。具體可見下圖4：

圖2 系統(tǒng)工作過程流程圖

圖3 供料單元電氣原理圖

圖4 加工單元電氣原理圖

2.3 裝配單元電氣控制系統(tǒng)

裝配單元選用的控制單元是三菱FX3U－48MR繼電器輸出型PLC。該控制單元需要控制13個輸出點(diǎn)及20個輸入點(diǎn)；其中，20個輸入點(diǎn)具體為：檢測傳感器16個、按鈕及開關(guān)4個；13個輸出點(diǎn)具體為：控制指示燈顯示的3個輸出點(diǎn)、控制電磁閥的7個輸出點(diǎn)及控制三色警示燈的3個輸出點(diǎn)。具體可見下圖5：

2.4 分揀單元電氣控制系統(tǒng)

分揀單元選用的控制單元是三菱FX3U－48MR繼電器輸出型PLC，并利用三菱FX3U－3A擴(kuò)展模塊的配置來實(shí)現(xiàn)輔助控制。

該控制單元需要控制8個輸出點(diǎn)及13個輸入點(diǎn)；其中，13個輸入點(diǎn)具體為：連接旋轉(zhuǎn)編碼器3相的檢測傳感器6個、按鈕及開關(guān)4個；8個輸出點(diǎn)具體為：控制指示燈顯示的3個輸出點(diǎn)、控制電磁閥的3個輸出點(diǎn)及控制輸送帶方向的2個輸出點(diǎn)。三菱FX3U－3A擴(kuò)展模塊以調(diào)節(jié)模擬電壓為媒介對變頻器的輸出頻率進(jìn)行控制，以此實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的調(diào)控輸送帶速度。具體可見下圖6：

2.5 輸送單元電氣控制系統(tǒng)

裝配單元選用的控制單元是三菱FX3U－48MR晶體管輸出型PLC。該控制單元需要控制：11個輸出點(diǎn)及14個輸入點(diǎn)；其中，14個輸入點(diǎn)具體為：檢測傳感器10個、按鈕及主令開關(guān)4個；11個輸出點(diǎn)具體為：控制指示燈顯示的3個輸出點(diǎn)、控制電磁閥的6個輸出點(diǎn)及控制速度輸出與交流伺服方向的2個輸出點(diǎn)。具體可見下圖7：

圖5 裝配單元電氣原理圖

圖6 分揀單元電氣原理圖

圖7 輸送單元電氣原理圖

3 結(jié)束語

本文重點(diǎn)對PLC網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建問題進(jìn)行了研究，并學(xué)習(xí)了人機(jī)界面的相關(guān)知識。由單站操作至全新運(yùn)行，與知識學(xué)習(xí)當(dāng)中的由點(diǎn)至面的學(xué)習(xí)過程相吻合。本文涉及的自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺全部是以企業(yè)的實(shí)際自動化生產(chǎn)線為參照的，即完全參照企業(yè)實(shí)際將功能齊全的大型生產(chǎn)線按照一定比例縮小后 “搬至”各大院校的教學(xué)中，使存在于傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的短板問題得到了妥善解決。