自動化生產線自動上料站的PLC控制

　　摘要：目前，一種基于PLC技術的自動化生產線教學實訓系統，通過自動上料、檢測傳輸、自動分揀和裝配等工序設計，將機電氣驅動技術、傳感器技術、PLC技術及網絡控制技術的綜合實訓集于一身，是培養和提高學生專業綜合能力的重要實訓設備。本文闡述了該系統中自動上料站的設計過程，包括氣動控制回路設計、PLC的硬件和程序設計。
　　關鍵詞：氣動 PLC 模塊 自動上料
　　中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　1 前言
　　我校自主研發的自動化生產線是一套基于PLC控制的教學系統，也是一套模塊化的生產實訓系統。它集電氣控制、PLC應用、傳感器和氣動等多種技術于一體，由自動上料、傳輸檢測、真空分揀、顏色分揀、位置調整、配件供給和裝配下料等七個工作站組成。自動上料站的功能是為其它工作站提供工件。工件由氣動機械手抓取，經平移，升降，擺動等動作，放到輸送帶上，然后回歸原位。
　　2 系統的硬件設計
　　自動上料模塊是整個自動生產線系統的起始單元，主要由工件裝料管和推出裝置、支架、閥組、端子排組件、PLC、按鈕、走線槽及底板等組成。主要功能是將放置在料倉中的工件自動推到物料盤上，以便使輸送單元的機械手將其抓取并輸送。具有手動、自動兩種操作方式。在操作前應確保上料盤有料。
　　2.1 動作過程
　　上料單元主體是一個轉動的料盤，料盤上設置兩個管形料倉。在料盤口對應上料的位置安裝了一個漫反射光電開關，CRRueYtf5Z8K0OuMEMma7Q==功能是檢測料盤口中有無儲料。當工件到達料盤口時，光電開關檢測到有工件存在，便向系統提供本單元物料盤有工件的信號。在輸送單元的控制程序中，就可以利用該信號狀態來驅動機械手裝置來抓取此工件，送到傳輸帶上。料倉中的工件在重力的作用下，自動向下移動一個工件，為下一次抓取工件做好準備。若當前料盤口中無工件，料盤將在程序控制下轉動到料盤口中繼續檢測。直到兩個料盤口均無工件，料盤停止轉動。
　　2.2 氣動回路設計
　　氣動控制回路是本工作單元的執行機構，由氣動機械手和上料轉盤組成，完成上料和取料。機械手在結構上由兩個直線氣缸、一個擺動氣缸和氣爪組成。歸位狀態為：氣爪閉，平移缸退，升降缸落，擺缸0°。一個工作循環：氣爪閉→氣爪開→升降缸升→平移缸進→氣爪閉→平移缸退→擺缸180°→平移缸進→升降缸落→氣爪開→平移缸退→升降缸升→擺缸0°。機械手可實現手臂平移、升降、擺動和氣爪的抓取動作，由安裝在氣缸上的磁性接近開關來檢測各氣缸的極限位置，進而通過PLC實現位置控制。5個二位五通的雙電控電磁閥集中安裝在匯流板上，控制機械手的手臂進行平移、升降和擺動控制及上料盤的轉動動作。
　　2.3 PLC控制
　　在上料單元中，檢測氣缸位置的磁性開關、檢測料盤口有無工件的光電開關、傳輸帶擁堵檢測傳感器和控制按鈕，PLC共需14個輸入端子接收外界信號。電磁閥控制的輸出動作、故障信號和標志信號共需13個輸出端子。選用西門子S7-300主單元，可以和從站之間交換信息。其I/0接線原理如圖1所示。
　　
　　3 系統的軟件設計
　　PLC梯形圖程序的設計方法有經驗法和順序控制法兩種。順序控制設計法的基本思想是將系統的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步，用編程元件(例如存儲器位M)來代表，在任何一步內各輸出量的狀態不變。使系統由當前步進入下一步的信號稱為轉換條件，它可以是外部的輸入信號，如按鈕、限位開關的通斷等。也可以是PLC內部產生的信號，如定時器和計數器的觸點信號。使用順序控制設計方法時，首先根據系統的工藝流程，畫出如圖2所示的順序功能圖，再根據順序功能圖畫出梯形圖來完成程序設計。
　　參考文獻
　　[1] 廖常初.PLC編程及應用.北京:機械工業出版社.2005.
　　[2] 左健民.液壓與氣壓傳動.北京:機械工業出版社.1999.
　　[3] 符林芳.液壓與氣壓傳動技術.北京:北京理工大學出版社.2010.