基于plc的生產(chǎn)線模擬控制系統(tǒng)的研究

李　宇（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車技術(shù)學(xué)院,廣西　柳州　545616）

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基于plc的生產(chǎn)線模擬控制系統(tǒng)的研究

李宇
（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車技術(shù)學(xué)院,廣西柳州545616）

摘 要：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的不斷改善，為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)產(chǎn)品的加工形成了連續(xù)的生產(chǎn)線，從而節(jié)約了時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效益，與此同時(shí)，生產(chǎn)線的控制過(guò)程也引起了人們的注意，因?yàn)槠溥\(yùn)行過(guò)程在整個(gè)加工過(guò)程起著關(guān)鍵的作用，PLC在工控領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用，并且控制起來(lái)簡(jiǎn)單可靠，所以本文設(shè)計(jì)了基于PLC的生產(chǎn)線模擬控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在一定程度上改善生產(chǎn)線的分工混亂問(wèn)題，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線；PLC；控制系統(tǒng)

1　引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步以及科學(xué)的逐漸發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)線的技術(shù)也逐漸地走向成熟，同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，自動(dòng)化生產(chǎn)線不但節(jié)約了大量的勞動(dòng)力，也將生產(chǎn)效率進(jìn)行了大幅度的提高[1-3]，在當(dāng)前的諸多生產(chǎn)過(guò)程中，往往又可以細(xì)分為幾個(gè)生產(chǎn)子過(guò)程，這些子過(guò)程具有一定的獨(dú)立性，但是又可以通過(guò)一條自動(dòng)化的生產(chǎn)線將其連接起來(lái)，通過(guò)一條完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線來(lái)代替人力，對(duì)于企業(yè)可以提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于勞工可以減少其勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于整個(gè)國(guó)家可以體現(xiàn)國(guó)家的工業(yè)化水平，因此，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研究是十分有意義的[4-5]。

2　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

用5個(gè)燈的亮暗表示A、B、C、D、E五個(gè)工位的狀態(tài)，燈亮?xí)r表示正在進(jìn)行該工位，由亮到暗表示該工位完成，五個(gè)燈從A到E亮一遍說(shuō)明完成一個(gè)工件，用8255的C端口控制5個(gè)燈的狀態(tài)，完成工件總數(shù)由數(shù)碼管前四位顯示出來(lái)，用A端口和B端口控制數(shù)碼管的顯示。

當(dāng)E工位出現(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，表示該工位狀態(tài)的燈會(huì)一直亮，同時(shí)第八個(gè)燈亮，表示出現(xiàn)故障，而且蜂鳴，A工位不進(jìn)行，直到E工位完成，燈滅，A進(jìn)行，顯示完成的工件總數(shù)和生產(chǎn)線發(fā)生故障的次數(shù)，故障次數(shù)用數(shù)碼管后四位顯示，也是由8255的A端口和B端口控制數(shù)碼管的顯示。

故障的控制是由撥動(dòng)開(kāi)關(guān)（初始、故障）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，考慮到8255的端口不夠用，用8155的B端口與8個(gè)開(kāi)關(guān)相連，B端口作為輸入，可以讀出開(kāi)關(guān)狀態(tài)，然后把開(kāi)關(guān)的狀態(tài)送到8255的C端口從而控制顯示工位狀態(tài)的5個(gè)燈和顯示故障的燈，8255的PC0與蜂鳴相接，E工位出現(xiàn)故障則故障燈亮且蜂鳴。

3　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

首先完成了模擬方案的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括微處理器的選擇，晶振與復(fù)位電路的選擇以及供電方案的確定，然后完成了模擬方案的電路原理圖設(shè)計(jì)，包括硬件的選擇以及硬件的連線方式，最后完成了整個(gè)控制系統(tǒng)的接線。接下來(lái)對(duì)控制原理進(jìn)行分析，對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行流程圖設(shè)計(jì)，通過(guò)匯編語(yǔ)言完成了整個(gè)控制程序的編寫，最后本文完成了程序在硬件上的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了程序的正確性，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以記錄完成的工件數(shù)和生產(chǎn)線發(fā)生故障的次數(shù)，并且可以顯示出來(lái)。

常見(jiàn)的微處理器有51、AVR、ARM、plc等，而設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)要求控制系統(tǒng)具有輸出PWM、模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)、簡(jiǎn)單數(shù)字信號(hào)處理、較多的IO口等功能以及很快的運(yùn)算速度，51和AVR只能滿足一部分要求，DSP比較適合做專門的數(shù)字信號(hào)處理，因此plc是這幾種微處理器中的最佳選擇，其特性是低功耗，低成本和高性能，本系統(tǒng)采用plc系統(tǒng)中最典型的8 MHz高速外部時(shí)鐘晶振，它可以為系統(tǒng)提供較為精確的主頻。

開(kāi)始進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)，采用的是連續(xù)單步，可是發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能夠全部顯示出來(lái)，經(jīng)過(guò)查閱plc相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)采取全速運(yùn)行時(shí)才可以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，于是猜測(cè)全速運(yùn)行比連續(xù)運(yùn)行的速率要快，因?yàn)閿?shù)碼管只有達(dá)到一定的刷新頻率才可以同時(shí)顯示8個(gè)不同的數(shù)字。

4　實(shí)驗(yàn)分析

設(shè)計(jì)好的控制系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，然后對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試與優(yōu)化，保證程序的準(zhǔn)確性以及可用性，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行連線并硬件實(shí)驗(yàn)，在硬件平臺(tái)上對(duì)編好的程序進(jìn)行調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果從而進(jìn)行驗(yàn)證。

該程序的關(guān)鍵在E工位，該程序不能按時(shí)完成則對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行產(chǎn)生影響，本人為表示其狀態(tài)，當(dāng)該工位出現(xiàn)故障時(shí)令指示燈亮，并出現(xiàn)蜂鳴，生產(chǎn)線每執(zhí)行完一次則記錄下完成的工件數(shù)并用數(shù)碼管顯示出來(lái)，數(shù)碼管一共有八位，用左邊的四位顯示完成工件的總數(shù)，用用右邊的四位表示出現(xiàn)故障的次數(shù)。所編制的程序經(jīng)過(guò)調(diào)試無(wú)誤后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱的連線后基本可以達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及控制該生產(chǎn)線的運(yùn)行及顯示工件數(shù)和故障數(shù)，如圖1所示為實(shí)驗(yàn)箱的接線圖和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示。

5　結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，完成了模擬方案的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括微處理器的選擇，晶振與復(fù)位電路的選擇以及供電方案的確定，并完成了程序在硬件上的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了程序的正確性，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以記錄完成的工件數(shù)和生產(chǎn)線發(fā)生故障的次數(shù)并顯示出來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李厥瑾.基于PLC的玻璃鋼拉擠生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].中國(guó)海洋大學(xué),2012.

[2]瞿金凱.基于PLC的夾層玻璃生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].江西理工大學(xué),2011.

[3]任德志,何思松,徐莉萍,王偉曉.基于PLC的氣動(dòng)扣合機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2008(10).

[4]范列朋,石海欽,雷俊.基于HMI與PLC的位移閉環(huán)控制系統(tǒng)在大型鋼管防腐涂層自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].機(jī)電工程,2012(06).

[5]張鵬晨.造粒生產(chǎn)線氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)2013.

作者簡(jiǎn)介：李宇(1981-)，男，滿族，遼寧撫順人，碩士，講師，研究方向:機(jī)械制造。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.238