PLC柔性自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)探究

摘 要：這幾年來，在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的趨勢下，人們也越來越注重對柔性自動化的研究。運(yùn)用柔性自動化生產(chǎn)線、加強(qiáng)生產(chǎn)線柔性化的水平已是目前生產(chǎn)業(yè)適應(yīng)市場需求、提高產(chǎn)品更新速度的一種重要方法。[1]工業(yè)發(fā)展較快的國家在柔性自動化技術(shù)的研究中大部分是以加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性以及實(shí)用性為核心，比較重視單元技術(shù)的研發(fā)，在柔性自動化的很多方面都取得了重大成就。但是我國在柔性自動化技術(shù)的研發(fā)方面遠(yuǎn)落后與國際先進(jìn)的技術(shù)，很難滿足我國市場的需求，所以，我國有必要加速研究柔性自動化技術(shù)并實(shí)施推廣。

關(guān)鍵詞：PLC；柔性自動化生產(chǎn)線；研究設(shè)計(jì)

為了確保生產(chǎn)業(yè)的柔性和效率得到同步提高，縮小產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，減少生產(chǎn)成本，柔性自動化系統(tǒng)由此誕生。柔性自動化生產(chǎn)線的裝置能得到有效的利用，生產(chǎn)水平保持穩(wěn)定，提高生產(chǎn)質(zhì)量，工作靈活，加強(qiáng)產(chǎn)品應(yīng)變能力。如今在國外，對柔性自動化生產(chǎn)線領(lǐng)域的研究已經(jīng)十分成熟，同時(shí)得到廣泛運(yùn)用。而我國大部分自動化生產(chǎn)線還沒有自行研發(fā)的權(quán)力，依然是以模仿國外自動化生產(chǎn)線為中心，因此，我們有必要提高自動化生產(chǎn)線研究工作的效率，推進(jìn)我國柔性自動化生產(chǎn)線的發(fā)展。

1 PLC工作原理

PLC工作程序可以分為三個(gè)步驟：上電處理、PLC掃描過程和出錯(cuò)處理。

PLC上電之后對PLC系統(tǒng)進(jìn)行第一步工作，其中需要進(jìn)行的工作有：硬件系統(tǒng)設(shè)為默認(rèn)狀態(tài)、檢查I/O模塊裝置的工作形式以及其它一些還原默認(rèn)值的處理等。這些均是PLC內(nèi)部工作，程序在PLC出廠的時(shí)候就己經(jīng)確定好了的，與客戶的程序控制沒有關(guān)系，通常都比較穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長。

在進(jìn)行上電處理之后進(jìn)入PCL掃描過程。第一，完成輸入工作，第二，處理好和外設(shè)的通訊系統(tǒng)。第三，更新時(shí)鐘、寄存器。當(dāng)CPU為RUN模式的情況下，它會反復(fù)進(jìn)行掃描；為STOP模式的情況下，實(shí)行自我檢查的工作。掃描步驟可以三個(gè)階段：輸入采樣階段，程序?qū)嵤╇A段，輸出更新階段。

輸入采樣階段第一步是掃描一切連接終端，同時(shí)把各個(gè)連接終端的狀態(tài)存入內(nèi)存相對的寄存器中。這時(shí)，寄存器就會刷新。然后進(jìn)入程序?qū)嵤╇A段，在程序?qū)嵤╇A段和輸出更新階段，寄存器和外界是隔離狀態(tài)，不管輸入的信號怎樣改變，它的內(nèi)容不會被改變，一直到開始下一次輸入采樣階段，才可以重新輸入內(nèi)容。

按照PLC梯形圖程序的掃描標(biāo)準(zhǔn)，在程序?qū)嵤╇A段PLC是以先左后右、先上后下的規(guī)律進(jìn)行掃描的。如果出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)命令時(shí)，就會按照跳轉(zhuǎn)條件來確定程序的跳轉(zhuǎn)位置。當(dāng)命令中關(guān)系到輸入、輸出的狀態(tài)時(shí)，PLC就應(yīng)該從寄存器中“讀入”上一次階段采用的相應(yīng)連接終端的狀態(tài)，然后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，將其結(jié)果存入寄存器中。對于寄存器而言，每個(gè)元件的狀態(tài)都會跟隨程序?qū)嵤┑牟襟E進(jìn)行改變。

輸出更新階段是指完成所有命令之后，寄存器中一切輸出繼電器的狀態(tài)在輸出更新時(shí)期就會存到輸出存儲器，通過某些方法輸出同時(shí)帶動外部負(fù)載。在PLC每個(gè)掃描過程中都要實(shí)行一次自我檢查，來保證PLC自身的正常狀態(tài)，如果自診斷中檢查出錯(cuò)誤，中央處理器面板上的LED和異常繼電器就會接通，在特殊的寄存器中存入錯(cuò)誤的代碼。當(dāng)檢查出嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，CPU強(qiáng)迫調(diào)制為STOP模式，終止一切掃描工作。

2 柔性自動化生產(chǎn)線

柔性生產(chǎn)線是將很多臺能夠調(diào)整的機(jī)床相連起來，安置自動運(yùn)送設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線。它通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，并且把各種生產(chǎn)方式融合在一起，進(jìn)而可以降低生產(chǎn)成本，讓產(chǎn)品和利益得到最大化。柔性自動化生產(chǎn)線通常包含物流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與實(shí)施系統(tǒng)。

物流系統(tǒng)一定要可以自行完成物質(zhì)的存儲、運(yùn)輸、卸運(yùn)、管理等工作，所以把物流系統(tǒng)分成三個(gè)子系統(tǒng)，也就是物質(zhì)的存儲、運(yùn)輸及卸運(yùn)系統(tǒng)。實(shí)施系統(tǒng)完成物件的加工、檢驗(yàn)和包裝等生產(chǎn)活動，每條柔性自動化生產(chǎn)線，它們的實(shí)施系統(tǒng)也不一樣，而且對于物件的處理系統(tǒng)也不同。[2] 控制系統(tǒng)就是進(jìn)行柔性自動化生產(chǎn)線上的管理、監(jiān)控工作，還包括生產(chǎn)中監(jiān)督過程。

3 柔性自動化生產(chǎn)線的工作過程

3.1 最開始，物件放在上料檢定站的盤里。開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動推桿把物件送到物件槽中，然后被汽缸提起來，完成整個(gè)送料過程。

3.2 裝運(yùn)站接到上料檢定站發(fā)出的信息，運(yùn)作機(jī)械手，伸出機(jī)械手臂，手爪下降把物件夾起，上升，收回機(jī)械手臂后反轉(zhuǎn)，然后把物件放在加工盤上，完成這個(gè)裝運(yùn)過程。在收回裝運(yùn)站的機(jī)械手的時(shí)候，轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行加工；加工完之后，轉(zhuǎn)盤又自行旋轉(zhuǎn)到最開始的位置等待下一個(gè)物件。

3.3 如果安裝站未檢驗(yàn)到物件，則此工作站的機(jī)械手不進(jìn)行工作；只有檢驗(yàn)到物件同時(shí)分別向安裝站和分類站發(fā)出信息后，機(jī)械手才可以開始工作。下降機(jī)械手夾住物件，上升抬起，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器帶動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，把物件放至安裝平臺上之后再上升。

3.4 安裝站將篩選的物件用小吸盤吸緊，轉(zhuǎn)動機(jī)械安裝臂，把物件送到安裝平臺包裝再還原。機(jī)械手把包裝好的物件夾住上升，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器帶動工作，把物件送到分類站的物件槽中，然后上升回到最初位置，完成整個(gè)安裝工作。

3.5 分類站按照物件的性質(zhì)進(jìn)行歸類，分別推入與之相應(yīng)的槽中，并使其有序地分布。

4 柔性自動化生產(chǎn)線對設(shè)備的要求

通常而言，不是隨便什么設(shè)備都能夠歸入柔性自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)的，柔性自動化生產(chǎn)線對其設(shè)備的具體要求是有以下幾點(diǎn)：

4.1 工序集中

工序集中是柔性自動化生產(chǎn)線中設(shè)備最主要的特點(diǎn)，因?yàn)槿嵝宰詣踊a(chǎn)線是自動化要求很高的生產(chǎn)線，成本高，所以要求生產(chǎn)線中設(shè)備的數(shù)量盡可能少，通過可以接受高負(fù)荷的工作。另外，工作少還可以降低運(yùn)送的負(fù)擔(dān)，還能夠確保工作的生產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 高柔性與高生產(chǎn)率

以柔性化機(jī)械制件加工生產(chǎn)線所使用的制造機(jī)器為例，為了達(dá)到生產(chǎn)柔性化和生產(chǎn)率高的標(biāo)準(zhǔn)，這幾年來對于制造機(jī)器的研究出現(xiàn)了兩個(gè)發(fā)展趨勢：柔性化結(jié)合制造機(jī)器、模塊化再生產(chǎn)中心。柔性化結(jié)合制造機(jī)器又叫做可調(diào)式機(jī)床，它是把以前用于大批量生產(chǎn)的車床進(jìn)行柔性化。模塊化再生產(chǎn)中心就是把再生產(chǎn)中心也建設(shè)成通過許多通用零件、規(guī)范模塊構(gòu)成，按照加工目標(biāo)的不同需要構(gòu)成不一樣的再生產(chǎn)中心。

4.3 易控制性

柔性自動化生產(chǎn)線是通過計(jì)算機(jī)管控的集成化生產(chǎn)線體系，所運(yùn)用的一切設(shè)備必須能夠納入整個(gè)管控體系。所以，生產(chǎn)線的管控系統(tǒng)必須可以自動控制，當(dāng)生產(chǎn)目標(biāo)發(fā)生改變時(shí)可以自行調(diào)整。[3]

5 結(jié)束語

柔性自動化生產(chǎn)線是關(guān)系很多學(xué)科、各種技術(shù)，其中包括計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等等。此系統(tǒng)的重要部分就是控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)運(yùn)用PLC控制器作為主要控制部位，運(yùn)用57-200PLC作為控制器來進(jìn)行自動化生產(chǎn)的工作。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)很值得參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王海珍，彭梅香.一種基于PCL的柔性自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（7）.

[2]梁文潔.基于AT89S52的柔性生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研究[J].科技傳播，2013（6）.

[3]齊偉，張秀如.基于PCL的柔性自動生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的平臺設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化，2011（12）.