PLC 傳送帶電控系統的設計與實現

呂 超

（長春理工大學，吉林 長春 130000）

0 引 言

當前，在我國工業生產過程中采用的機床分為自動和半自動兩種。為提高產品的生產質量與生產效率，滿足大規模的需求，需要在生產過程中利用自動化手段，在保證質量優化的同時，能夠將機床數量控制到一定規模，同時將干線裝配線升級為高效的自動化流水線，減少人工成本損失，提高生產效率[1]。

1 系統整體設備

對于系統整體設備的發展，可以通過紙箱加工傳輸看出其重要性。生產線在傳輸過程中由傳送帶完成其傳輸任務。因此，當接觸到封口機后，紙箱會立刻用紙帶進行密封操作，由自動打包機打包后在電子稱上稱重再由人工貼上標簽，并由流水輸送線傳送到倉庫中，根據紙箱的不同類型對其進行分類和保存[2]。因此，為了滿足紙箱類別的不同需要，對傳送帶進行設置，使傳送帶能夠輸送不同類型紙箱到指定位置。輸送過程中，包裝機要能夠在完成上一個紙箱的包裝任務后，立刻輸送出下一個紙箱。

1.1 自動生產線

1.1.1 自動生產線定義

自動生產線是工業技術高速發展的產物，由傳統人工裝配的生產線改變而來。與傳統的人工生產線相比，自動生產線能夠在短時間內處理大量的生產任務，具有較高的生產率，且能夠減少生產過程中出現的錯誤，提高產品生產的合格率。

1.1.2 自動生產線的特點

自動生產線的發展主要由當前的生產技術水平決定。大量的生產需要決定了自動生產線的發展規模。因此，對于自動化生產線而言，它的專業化水平由當前的信息技術水平決定。PLC控制技術實現了自動生產線的大規模應用[3]。在生產過程中，可以利用技術手段對其進行控制，達到對生產線的全方位檢測，保證自動化生產線能夠按照設定的要求運作。

1.1.3 自動生產線的現狀和今后發展的方向

自動生產線雖然在國內發展時間較短，但其應用規模已達到了較高水平，體現了自動生產線在國內的適應性。自動生產線的實現可以看作是傳統工業技術與當代信息技術的互補。一方面實現了工業產品大規模生產的目標，另一方面體現了信息技術的便利性。借助信息技術可以對生產線進行遠程調控，監測生產線整體的生產過程。自動生產線極大地減少了人力損耗，降低了人力成本，相對于傳統的生產線是一種巨大的進步，體現了當前信息技術在工業生產領域的可發展性。對于使用者，自動生產線只需要利用信息存儲的功能預先設置好的命令程序，就可以實現對生產線的控制和調整，滿足生產線在不同生產情況下的需要。對于用戶，極大地降低了對生產線的依賴程度，能夠利用設定好的指令進行各種操作，無論是順序調整還是生產時間調整，都可以在允許的范圍內進行操作。自動生產線相對于傳統生產線的優勢在于，能夠將一道命令在短時間內傳遞給整個生產線。相對于人工傳遞信息來說，時間效率非常高。相對于過去的生產線而言，信息軟件的使用降低了使用門檻，普通人只要在短時間內接受培訓，就可以對生產線進行相應操作，使自動生產線能夠適應越來越多的領域。同時，生產過程中可以由生產者調控生產線，滿足生產線在不同生產任務下的工作需要。在機器人領域，由于機器人的精確性和抗疲勞性，生產過程中能夠滿足長時間的工作需求，同時保證較高的精確度。機械手臂可以將人工優勢和機械優勢結合，只需要通過電腦終端的控制，就可以對機械手臂進行工作需求的設定。機械手臂的精確度也是目前人工無法達到的。傳感器技術與機械手臂相結合，可以實現機械手臂實時地監測工業生產，并且能夠操作生產產品。

2 系統控制設計

2.1 系統控制方案

由于生產線的多變性，在生產產品的過程中，需要對產品完成輸送任務和包裝任務。其中，包裝任務的實現主要由人工解決，操作人員需要對產品進行包裝檢測，在滿足相應的包裝要求后，再對其進行包裝操作。包裝過程中，一方面要能夠在短時間內完成包裝任務；另一方面要防止包裝過程出錯影響成品質量。因此，這個過程需要傳感器行協助。傳感器的存在主要是幫助操作人員檢測紙箱的包裝情況。當紙箱處于未包裝狀態時，它會將其檢測出來并傳送給操作人員進行包裝。當紙箱完成包裝后，會立刻檢測下一個紙箱。

2.2 系統的工作流程

生產過程中，需要有網絡監控對其進行遠程控制，通過信號調整動態分配整體的生產系統，以滿足系統各部分的需求，保證生產線進入工作狀態，同時應對發生的各種意外情況。

對于系統來說，系統首先要進行通電操作才能恢復工作狀態。當系統進入到工作狀態后，第一步是將之前的工作指令進行清除達到初始狀態，并將警告燈由原先的紅色變為綠色，以提示可以進行生產操作。當完成生產操作后，系統會恢復到原來的狀態，進行待機指令。系統的狀態可以通過警告燈的顏色分辨。通過改變警告燈的顏色，可以決定系統的當前工作狀態。

傳感器是生產線中的一個重要部件，主要由生產工作臺控制，主要作用是監測整體的生產線，了解生產線上每一個產品的狀態。系統將檢測指令傳遞給傳感器后，傳感器會監測正在裝配的產品，如果不符合要求，會向系統發出異常信息。當裝配過程中出現意外狀況時，傳感器會對系統發出警告。當生產工件傳遞到裝配臺后，機械手臂會由系統控制進入到工作狀態，并將裝配好的工件傳遞到輸送帶上，由輸送帶對其進行輸送操作。

光電傳感器通過監測工件的輸送狀態，實現電機驅動和系統的指令下達，進而調整輸送帶。由事先設定好的指令，對不同顏色的工件進行分類，不同的工具將會根據預先設定好的程序輸送到不停的滑槽。每當對一個工件完成輸送操作指令后，會進行對下一個工件的操作[4]。

整體的工作流程完成后，機械手臂和檢測器恢復到原始狀態進行待機操作，此時系統會根據預先設定好的程序對其進行指令清空，使生產線恢復到原先的生產狀態。此時，可以利用系統的停止按鈕，將整體的工作狀態停止，使生產線實現強制待機操作。這個過程中，系統警告燈會由綠色變為黃色，再由黃色轉變為綠色，提示系統可以進行下一步操作。

生產過程中難免會出現意外狀況，如果出現生產原料不足的現象，會有紅色警報燈提示發出警告信號。問題解決后，警報燈恢復到正常的綠色狀態，其他的警告燈也停止閃爍。

3 系統程序設計

程序設計過程中，一般會選擇不同的程控器。日本歐姆龍公司生產的CPM2A程控器既能夠滿足實際生產的需求，也能夠提高工作效率，并在生產過程中根據生產要求的不同實現兩方面的功能。

3.1 控制過程

對于傳送帶而言，電機會負責整體的傳送動力。將1號輸送帶的生產工件傳遞到包裝機上，包裝機會對產品進行檢測，符合要求的產品會進行包裝操作，而不符合要求的產品則會輸送到另一個傳送帶上進行下一步操作。自動包裝機會根據預先設定好的指令，對產品進行相應的包裝操作，并檢測產品的包裝狀態。如果產品的包裝狀態出現異常，會進行警報。完成包裝操作后，產品會傳送到1號傳送帶的末端，由人工對其進行檢測。人工負責產品稱重和產品檢測的任務。當傳遞到2號工作站后，輸送帶的任務完成，恢復到初始狀態準備下一個產品的輸送。此時，生產線的電機會停止驅動進行待機操作，直到接收到下一個輸送的產品。這個過程中，輸送帶會檢測電子秤的工作狀態，而電子秤的不同狀態決定了電機是否處于驅動狀態。

3.2 傳送過程

生產線的輸送帶由電機驅動，電機的開關一般位于生產線的起始位置。當輸入開始指令后，PLC控制系統會將指令傳遞給生產線的開關，由生產線負責識別信號命令，并決定開關的工作狀態。電機的工作狀態由產品生產狀態決定。當產品輸送到生產線上后沒有完成包裝操作時，會提示電機將產品輸送到包裝機上；檢測到輸送帶上沒有產品時，會返回待機信號，使電機處于待機狀態。1號輸送帶的傳感器會檢測輸送帶的狀況，根據狀況的不同返回不同的信號。不同的信號決定終端不同的工作狀態。當一個產品完成時，另一個產品沒有及時輸送，檢測器會選擇返回待機信號，由PLC繼電器將其斷開。

4 結 論

通過對上述控制系統的運行分析可以發現，控制系統本身的穩定工作效率可以保證系統的安全運行，防止出現意外故障，對于長久運行有著巨大的經濟生產價值。試驗過程中通過調整相應的試驗參數，將張力、伸長率等控制在相應范圍內，并調整工作環境的溫度使系統在適宜的環境下運行，而試驗車的速度調整為250 m/min，使產品符合要求，且能夠提高產品的合格率。