基于PLC控制的前橋自動出庫工位設計

李金義 呂世霞

摘要：本文根據(jù)生產實踐，對PLC控制的前橋自動出庫工位的設計進行了詳細的分析，包括控制方式的選擇、控制方案的確定以及PLC系統(tǒng)運行中常見的故障問題進行了具體的分析，為PLC控制系統(tǒng)在汽車裝配生產線上的應用提供了借鑒，也為汽車生產線維修工人提供了指導。

關鍵詞：PLC控制；前橋自動出庫；工位；分析

1.引言

隨著科技的進步和發(fā)展，我國汽車制作業(yè)的自動化水平有了很大的提高，但是與發(fā)達國家相比，我國的汽車制造業(yè)仍然處于較劣勢的地位。自動化技術對汽車制造水平的提高具有很大的作用，尤其近幾年來PLC控制技術的發(fā)展，將計算機技術、數(shù)據(jù)庫技術、傳感器技術以及智能技術等融合在其中，使其在控制的精度、可靠性、速度以及穩(wěn)定性等都取得了很大的發(fā)展。本文所研究的是基于PLC控制技術在汽車前橋自動裝配方面的具體應用，通過對這種典型工位的自動化控制的研究，為同類型的控制系統(tǒng)提供一定的借鑒。

2.基于PLC控制的前橋自動出庫工位設計的分析

對于PLC控制的前橋自動出庫工位設計，主要動作是由絲杠三軸機構將存放于5X1平面庫的汽車前橋總成取出，在車架運行到指定位置時，將汽車前橋也運送到車架的固定位置放置好，進入下一個裝配動作。實現(xiàn)這些動作的自動化控制有PLC控制方式和繼電器－接觸器控制方式兩種控制方式，下面對其進行具體分析。

2.1控制方案的選取及對比分析

在工程控制領域有兩種常用的控制方式，分別是PLC控制方式和繼電器－接觸器控制方式。繼電器－接觸器控制方式主要采用的是電氣控制方式，主要構件由繼電器、接觸器、按鈕和行程開關等部件構成，它的特點是控制過程簡單、使用方便、維護容易、抗干擾能力強等；以可編程控制器PLC為核心的控制方式是通過編程的方式實現(xiàn)各種控制功能的，主要特點是可靠性高、通用性強、安裝方便、編程簡單易學，也不需要太多復雜的硬件設施。兩者相比較而言，在控制方法上，繼電器－接觸器式控制方案適用于簡單控制方案，一旦邏輯過于復雜就會造成線路復雜，影響靈活性和可擴展性，而PLC控制方案通過改變程序來改變控制邏輯，更適用于復雜系統(tǒng)；在控制速度上，繼電器－接觸器控制借助于觸點通斷，控制速度慢，而PLC控制則借助于程序，速度較快；在定時和計數(shù)方面，繼電器－接觸器控制通過時間延時來實現(xiàn)，受環(huán)境影響大，定時精度不準確，而PLC控制是程序定時值來實現(xiàn)，不受環(huán)境影響，定時精度高；在可靠性和可維護性方面，前者采用機械形式實現(xiàn)，具備較差的可維護性和可靠性，后者通過程序控制半導體來實現(xiàn)，使用時間長、可靠性高，便于維護。

經過以上對比分析可以看出，PLC控制方案更適合本設計，所以采用PLC控制方案設計前橋自動出庫工位。在設計過程中需要設計的主要功能如下：（1）具備自動控制和手段控制兩種控制方法，并能在操作面板上進行自由切換；（2）能夠自由抓取倉庫中的任何一個汽車前橋，或者將不合格的前橋返回倉庫；（3）能夠在運動過程的任何位置停留，以免前一個工件還未裝配完畢，發(fā)生碰撞；（4）隨時監(jiān)控工件的情況，并通過控制臺的LED等來顯示，一旦有異常，可以隨時停止運動；（5）具有急停按鈕和復位按鈕；（6）具有較強的系統(tǒng)安全性和很高的可靠性；（7）系統(tǒng)具有啟動自檢功能；（8）系統(tǒng)具有防止誤操作功能；（9）系統(tǒng)具有一定的可擴展性。

2.2PLC控制前橋自動出庫系統(tǒng)常見故障分析及處理

在生產線長期運轉中，總會出現(xiàn)一些故障需要操作者處理，其中最為常見的故障有外部設備故障和PLC本體故障兩種，下面對其進行具體分析。

首先是外部設備故障，此類故障基本占所有故障的90%以上。生產線在長時間的工作后，各種按鈕、開關、傳感器。接線盒、線路接口等往往會出現(xiàn)故障，此類故障產生的原因一般有四種：一是線路接口松動，即控制柜或控制面板等線路的接頭因振動等原因產生了松動，從而接觸不良，進行此類故障排除時需要借助萬用表和系統(tǒng)原理圖集邏輯梯形圖，維修較為容易；二是元器件自身損壞，任何元器件都有壽命，尤其是電子元件和傳感器元件極易因為外界條件的原因造成損壞，技術人員可以通過邏輯關系判斷出是哪類元件故障，一般在設計系統(tǒng)時對于重要元件都采取雙重保護措施；三是干擾故障，系統(tǒng)安裝在汽車裝配現(xiàn)象，往往受到外界惡劣環(huán)境的干擾，在對系統(tǒng)設計安裝時要注意對線路及PLC的屏蔽和控制對象與輸入系統(tǒng)的隔離；四是機械故障，PLC系統(tǒng)控制機械部件進行運動，速度、位移以及壓力等時刻變化，運動件在長時間工作后往往出現(xiàn)損壞、松動、脫落現(xiàn)象，此類故障維修較復雜，應當由電氣工程師和機械工程師綜合處理。

其次是PLC本體故障，此類故障僅占故障的10%左右，此類故障一般分為三種，一是CPU故障，CPU是整個PLC的信息處理核心，其出現(xiàn)故障導致PLC無法繼續(xù)運行，需要專業(yè)電氣工程師處理；二是存儲器故障，存儲器是PLC用來儲存系統(tǒng)運行程序和用戶程序的，它在使用過程中出現(xiàn)錯誤可能是程序本身問題，可以在調試階段解決，也可能是被燒壞，需要更換處理；三是I/O模板故障，I/O模板是PLC的處理器與外部進行互相通信的界面，外部信號需要經過輸入模板加工轉換后，中央處理器才能接收信號，中央處理器發(fā)出的信號也必須經過輸出模板處理，外界才能接收，這部分發(fā)生故障的概率要大于處理器和存儲器，出現(xiàn)故障應當由專業(yè)廠家或銷售單位進行維修處理。

3.結論

本文通過對PLC控制系統(tǒng)在汽車前橋裝配中的前橋自動出庫工位的分析，對PLC控制系統(tǒng)在控制方式、硬件選擇等方面進行了具體的闡述，并在最后針對此類PLC控制系統(tǒng)的維修和維護進行了論述，為汽車裝配生產線的設計者和使用者提供了有效的借鑒。

4.參考文獻

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