基于PLC的自動生產線供料系統設計

耿秀明

內蒙古電子信息職業技術學院

基于PLC的自動生產線供料系統設計

耿秀明

內蒙古電子信息職業技術學院

供料系統是自動生產線的必要組成部分之一，向系統提供待加工供料。文章提出了以S7－200 PLC為控制核心，設計具有故障指示、手動運行及自動運行功能的控制系統，程序采用模塊化設計，大量運用順序指令編程。通過調試運行，該系統能夠安全穩定的運行。

隨著工業的發展和科技的進步，自動控制技術不斷的應用于工業生產的各個過程中，自動化程度的不斷提高不但提高了生產的效率還大大降低了工人的勞動強度。自動生產線是將控制技術、傳感器技術、傳動技術和網絡技術集于生產過程一體的工業控制系統，能夠按設定好的程序和進度自動進行產品的生產及裝配過程。為保證生產的順利進行和產品的工藝性及質量，要求生產線的各工作站都要有穩定的控制系統和故障預警系統，各站之間要有有效及時的信息交換。

1 供料硬件系統構成

供料系統是自動生產線的起始工作單元，負責向生產線提供原始工料。供料系統主要有機械部分和電氣部分構成。

機械部分主要有頂料氣缸、推料氣缸、物料臺和料倉組件及氣源裝置等構成。頂料氣缸用于將料倉里的工件固定，以便于推料氣缸將最下面的工件推到物料臺上供系統加工裝配使用。氣源裝置主要向系統提供動力源——高壓的壓縮空氣，驅動氣缸動作完成供料過程。供料系統機械結構圖見圖1。

電氣部分主要包括電氣控制換向閥（集成閥島）、傳感器、PLC控制器及按鈕開關指示報警部分等。電氣換向閥用于改變壓縮空氣的流動方向控制氣缸桿的伸出收回。傳感器主要有頂料氣缸位置傳感器、推料氣缸位置傳感器、物料臺物料有無傳感器、料倉物料儲備及有無傳感器。控制器選用西門子公司的S7－200 PLC，根據傳感器的檢測信號和總控主機的指令編寫控制程序，完成自動供料工作過程。按鈕開關用于系統的手動控制，指示報警用于指示系統故障提醒操作人員。

系統功能設計

為適應多種工作過程，本系統設置手動運行和自動運行兩種工作模式。手動運行模式下，工作過程采用一步一動方式，動作由按鈕控制，主要用于系統調試過程使用。自動運行模式下，系統按傳感器的檢測信號和主機信號自動逐步的完成工作過程。

供料系統工作過程步驟設計如下：

系統上電后，所有設備復位。

若物料臺上沒有工件，頂料氣缸伸出固定工件。

工件固定后，推料氣缸伸出將工件推到物料臺上。

推料氣缸縮回。

頂料氣缸縮回。

圖1 供料系統機械結構圖

圖2 主程序梯形圖

圖3 自動程序流程圖

手動模式時以上5步由按鈕切換。自動模式下以上5步由傳感器信號切換，在運行過程中，若按下停止按鈕，完成本輪工作后停止。若按下急停按鈕，工作立即停止。兩種模式的轉換由轉換開關控制。

系統的故障指示設計，系統復位后若工料充足，正常指示燈亮，若不能復位，或供料不足則正常指示燈閃爍。運行過程中，運行指示燈亮。若運行過程中料倉缺料，運行指示燈閃爍，完成本輪工作后，系統將停止工作。停止按鈕按下后，停止指示燈亮。急停按鈕按下后，停止指示燈閃爍。

程序設計

系統能否正常穩定的工作，控制器及程序的設計是重中之重。本系統主要以S7－200PLC為核心，采用模塊化程序設計。按系統的硬件設計進行PLC的I/O管腳分配。分配表見表1。

表1 I/O管腳分配表

程序主要包含主程序、上電復位程序、故障指示程序、手動運行程序和自動運行程序幾部分。主程序主要負責各子程序的調用。主程序梯形圖見圖2所示。

上電復位程序只在上電初始或復位按鈕按下時運行一次，使系統處于正常狀態。要求頂料氣缸和推料氣缸縮回初始位置。故障指示程序用于運行及故障時預警提示，功能詳見故障指示設計。手動運行程序及自動運行程序分別完成系統的供料過程。自動運行程序流程圖見圖3所示。自動運行程序采用順序控制指令指令，有效地解決了程序的前后邏輯問題。

結語

自動生產線供料系統以S7－200 PLC為控制核心，結合氣動技術、傳感器技術等綜合設計了能夠實現手動、自動運行和故障指示功能的控制系統。通過調試運行，該系統能夠安全穩定的運行，對自動生產線有較強的實用性。

耿秀明（1982－）女，碩士，內蒙古呼和浩特人，內蒙古電子信息職業技術學院副教授、工程師，研究方向：自動控制。

內蒙古電子信息職業技術學院青年教師科研基金，YTSRF1302 point