可編程控制器在生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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一、可編程控制器

可編程控制器，簡稱 PLC是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，在電工委員會(huì)頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?/p>

二、PLC 的特點(diǎn)

1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能，PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

三、可編程控制器在自動(dòng)流水線系統(tǒng)應(yīng)用

1.自動(dòng)流水線基本概念

在大量生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件，不僅要求機(jī)床能自動(dòng)的對(duì)工件進(jìn)行加工，并且要求工件的裝卸、工件的工序問的輸送、工序間加工精度的檢測、廢品的剔除等都能自動(dòng)的進(jìn)行。因此，把設(shè)備按工件的加工工序順序依次排列，用自動(dòng)輸送裝置將他們聯(lián)成一個(gè)整體，并用控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)起來，使其按照規(guī)定的動(dòng)作自動(dòng)的進(jìn)行工作，這種自動(dòng)化的加工系統(tǒng)就稱為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線。

2.自動(dòng)流水線基本組成及工作過程

1）自動(dòng)流水線基本組成

（1）控制單元?？刂茊卧呻娫茨K、PLC組成。電源單元選用開關(guān)電源，主要作用是為系統(tǒng)提供直流24 V的電源。系統(tǒng)選用PLC主要是用于分別控制平面?zhèn)}儲(chǔ)系統(tǒng)和材料分揀系統(tǒng)，然后通過PLC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC之間的相互通汛，完成系統(tǒng)的統(tǒng)一動(dòng)作。PLC之間的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)PLC的機(jī)型特點(diǎn)，可分別選用PPI、PC—LINK、C—Net等網(wǎng)絡(luò)方式。

（2）材料分揀系統(tǒng)。材料分揀系統(tǒng)由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、井式出料塔、氣動(dòng)推料機(jī)構(gòu)等組成。其中變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、交流電機(jī)與PLC組成帶位置反饋的速度控制系統(tǒng)。傳感器組由電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器組成，可以識(shí)別貨物的顏色、材質(zhì)、數(shù)量等屬性。

（3）氣動(dòng)機(jī)械手。本系統(tǒng)中，氣動(dòng)機(jī)械手的上升、下降、夾緊、放松和旋轉(zhuǎn)，貨物的入庫動(dòng)作都是選擇氣動(dòng)技術(shù)來完成的。氣動(dòng)夾作為氣缸中的一種，主要是針對(duì)機(jī)械手的用途而設(shè)計(jì)的，它用來夾取物體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動(dòng)作。機(jī)械手上升和下降、貨物入庫采用直線型氣缸來完成。

（4）接口單元。接口單元采用開放式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)所有控制線和信號(hào)線均通過導(dǎo)線引到面板上來，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需要在面板上接線即可。

2）自動(dòng)流水線工作過程

自動(dòng)流水線模擬系統(tǒng)主要由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機(jī)、井式出料塔、氣動(dòng)推料機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、氣動(dòng)機(jī)械手、平面庫、直線導(dǎo)軌、氣動(dòng)人庫機(jī)構(gòu)等組成。各機(jī)構(gòu)由PLC控制驅(qū)動(dòng)。其過程如下，將貨物推到井式出料塔后，變頻器啟動(dòng)（傳送帶同時(shí)動(dòng)作），有料傳感器檢測到貨物，氣動(dòng)機(jī)械手下降、夾手、上升、旋轉(zhuǎn)完成后，將貨物送到取貨位上，步進(jìn)電機(jī)發(fā)脈沖控制氣動(dòng)入庫機(jī)構(gòu)動(dòng)作。按貨物屬性，分別人庫。生產(chǎn)過程均由PLC自動(dòng)控制，需要時(shí)也可手動(dòng)操作，控制系統(tǒng)工作原理：控制系統(tǒng)采用順序控制方式，順序控制主要是以預(yù)先設(shè)定的時(shí)間或條件為依據(jù)。按預(yù)定的動(dòng)作順序，控制被控對(duì)象，按規(guī)定的工藝流程自動(dòng)運(yùn)行。由于控制系統(tǒng)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件與部件（電磁閥，步進(jìn)電機(jī)），功率大，工作電壓與電流也大，因此系統(tǒng)設(shè)置了驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)繼電器，線圈執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)電路，從PLC接受信號(hào)，由固態(tài)繼電器放大，然后去驅(qū)動(dòng)線圈執(zhí)行元件，如步進(jìn)電機(jī)，電磁閥。當(dāng)操作者按下啟動(dòng)按鈕后，進(jìn)入PLC自動(dòng)控制中，PLC按設(shè)定的時(shí)間或條件。以及預(yù)先規(guī)定動(dòng)作順序，輸出信號(hào)，使被控對(duì)象按規(guī)定的工藝流程自動(dòng)運(yùn)行。

不同行業(yè)在采用 PLC 時(shí)其關(guān)注點(diǎn)會(huì)有所不同，故其功能需求也會(huì)不一樣。因此，在 PLC 通用功能的基礎(chǔ)上針對(duì)不同行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)開發(fā)專業(yè)化 PLC 產(chǎn)品，不僅可以提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本，而且可以提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平，提高產(chǎn)品的綜合競爭實(shí)力。