可編程控制器在生產流水線控制系統中的應用

范鵬程 北京航天拓撲高科技有限責任公司

一、可編程控制器

可編程控制器，簡稱 PLC是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置，在電工委員會頒布的 PLC 標準草案中對 PLC做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”

二、PLC 的特點

1.可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能，PLC 由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除 PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。

2.配套齊全，功能完善，適用性強。PLC 發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC 的功能單元大量涌現，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用 PLC 組成各種控制系統變得非常容易。

三、可編程控制器在自動流水線系統應用

1.自動流水線基本概念

在大量生產中，為提高生產效率、保證產品質量、改善勞動條件，不僅要求機床能自動的對工件進行加工，并且要求工件的裝卸、工件的工序問的輸送、工序間加工精度的檢測、廢品的剔除等都能自動的進行。因此，把設備按工件的加工工序順序依次排列，用自動輸送裝置將他們聯成一個整體，并用控制系統將各個部分的動作協調起來，使其按照規定的動作自動的進行工作，這種自動化的加工系統就稱為自動化生產流水線。

2.自動流水線基本組成及工作過程

1）自動流水線基本組成

（1）控制單元。控制單元由電源模塊、PLC組成。電源單元選用開關電源，主要作用是為系統提供直流24 V的電源。系統選用PLC主要是用于分別控制平面倉儲系統和材料分揀系統，然后通過PLC網絡實現PLC之間的相互通汛，完成系統的統一動作。PLC之間的網絡根據PLC的機型特點，可分別選用PPI、PC—LINK、C—Net等網絡方式。

（2）材料分揀系統。材料分揀系統由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機、旋轉編碼器、井式出料塔、氣動推料機構等組成。其中變頻器、旋轉編碼器、交流電機與PLC組成帶位置反饋的速度控制系統。傳感器組由電容傳感器、電感傳感器、顏色傳感器、光電傳感器組成，可以識別貨物的顏色、材質、數量等屬性。

（3）氣動機械手。本系統中，氣動機械手的上升、下降、夾緊、放松和旋轉，貨物的入庫動作都是選擇氣動技術來完成的。氣動夾作為氣缸中的一種，主要是針對機械手的用途而設計的，它用來夾取物體，實現機械手的各種動作。機械手上升和下降、貨物入庫采用直線型氣缸來完成。

（4）接口單元。接口單元采用開放式結構，系統所有控制線和信號線均通過導線引到面板上來，因此在實驗時，只需要在面板上接線即可。

2）自動流水線工作過程

自動流水線模擬系統主要由傳送帶、傳感器組、變頻器、交流電機、井式出料塔、氣動推料機構、步進電機及其驅動器、氣動機械手、平面庫、直線導軌、氣動人庫機構等組成。各機構由PLC控制驅動。其過程如下，將貨物推到井式出料塔后，變頻器啟動（傳送帶同時動作），有料傳感器檢測到貨物，氣動機械手下降、夾手、上升、旋轉完成后，將貨物送到取貨位上，步進電機發脈沖控制氣動入庫機構動作。按貨物屬性，分別人庫。生產過程均由PLC自動控制，需要時也可手動操作，控制系統工作原理：控制系統采用順序控制方式，順序控制主要是以預先設定的時間或條件為依據。按預定的動作順序，控制被控對象，按規定的工藝流程自動運行。由于控制系統的執行驅動元件與部件（電磁閥，步進電機），功率大，工作電壓與電流也大，因此系統設置了驅動電路和驅動繼電器，線圈執行元件的驅動電路，從PLC接受信號，由固態繼電器放大，然后去驅動線圈執行元件，如步進電機，電磁閥。當操作者按下啟動按鈕后，進入PLC自動控制中，PLC按設定的時間或條件。以及預先規定動作順序，輸出信號，使被控對象按規定的工藝流程自動運行。

不同行業在采用 PLC 時其關注點會有所不同，故其功能需求也會不一樣。因此，在 PLC 通用功能的基礎上針對不同行業應用特點開發專業化 PLC 產品，不僅可以提高產品性能、降低產品成本，而且可以提高產品的易用性和專業化水平，提高產品的綜合競爭實力。