基于plc的生產線模擬控制系統(tǒng)的研究

李　宇（柳州鐵道職業(yè)技術學院汽車技術學院,廣西　柳州　545616）

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基于plc的生產線模擬控制系統(tǒng)的研究

李宇
（柳州鐵道職業(yè)技術學院汽車技術學院,廣西柳州545616）

摘 要：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，生產技術的不斷改善，為了提高生產效率，對產品的加工形成了連續(xù)的生產線，從而節(jié)約了時間，提高了經濟效益，與此同時，生產線的控制過程也引起了人們的注意，因為其運行過程在整個加工過程起著關鍵的作用，PLC在工控領域得到廣泛的運用，并且控制起來簡單可靠，所以本文設計了基于PLC的生產線模擬控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在一定程度上改善生產線的分工混亂問題，提高了工作效率。

關鍵詞：生產線；PLC；控制系統(tǒng)

1　引言

隨著社會的不斷進步以及科學的逐漸發(fā)展，自動化生產線的技術也逐漸地走向成熟，同時該技術的應用也越來越廣泛，自動化生產線不但節(jié)約了大量的勞動力，也將生產效率進行了大幅度的提高[1-3]，在當前的諸多生產過程中，往往又可以細分為幾個生產子過程，這些子過程具有一定的獨立性，但是又可以通過一條自動化的生產線將其連接起來，通過一條完整的自動化生產線來代替人力，對于企業(yè)可以提高經濟效益，對于勞工可以減少其勞動強度，對于整個國家可以體現(xiàn)國家的工業(yè)化水平，因此，生產線控制系統(tǒng)的研究是十分有意義的[4-5]。

2　控制系統(tǒng)設計原理

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

當E工位出現(xiàn)出現(xiàn)故障時，表示該工位狀態(tài)的燈會一直亮，同時第八個燈亮，表示出現(xiàn)故障，而且蜂鳴，A工位不進行，直到E工位完成，燈滅，A進行，顯示完成的工件總數(shù)和生產線發(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開關（初始、故障）來實現(xiàn)的，考慮到8255的端口不夠用，用8155的B端口與8個開關相連，B端口作為輸入，可以讀出開關狀態(tài)，然后把開關的狀態(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)硬件設計

首先完成了模擬方案的最小系統(tǒng)設計，包括微處理器的選擇，晶振與復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計，包括硬件的選擇以及硬件的連線方式，最后完成了整個控制系統(tǒng)的接線。接下來對控制原理進行分析，對整個控制過程進行流程圖設計，通過匯編語言完成了整個控制程序的編寫，最后本文完成了程序在硬件上的調試與實驗，驗證了程序的正確性，實驗時可以記錄完成的工件數(shù)和生產線發(fā)生故障的次數(shù)，并且可以顯示出來。

常見的微處理器有51、AVR、ARM、plc等，而設計的生產線控制系統(tǒng)要求控制系統(tǒng)具有輸出PWM、模數(shù)轉換、計時計數(shù)、簡單數(shù)字信號處理、較多的IO口等功能以及很快的運算速度，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高速外部時鐘晶振，它可以為系統(tǒng)提供較為精確的主頻。

開始進行程序調試時，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，經過查閱plc相關資料，發(fā)現(xiàn)采取全速運行時才可以達到預期的結果，于是猜測全速運行比連續(xù)運行的速率要快，因為數(shù)碼管只有達到一定的刷新頻率才可以同時顯示8個不同的數(shù)字。

4　實驗分析

設計好的控制系統(tǒng)采用匯編語言進行編程，然后對程序進行調試與優(yōu)化，保證程序的準確性以及可用性，最后通過實驗箱進行連線并硬件實驗，在硬件平臺上對編好的程序進行調試和實驗，觀察實驗結果從而進行驗證。

該程序的關鍵在E工位，該程序不能按時完成則對整個生產線的運行產生影響，本人為表示其狀態(tài)，當該工位出現(xiàn)故障時令指示燈亮，并出現(xiàn)蜂鳴，生產線每執(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，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)。所編制的程序經過調試無誤后，通過實驗箱的連線后基本可以達到預期的實驗結果，及控制該生產線的運行及顯示工件數(shù)和故障數(shù)，如圖1所示為實驗箱的接線圖和實驗結果的顯示。

5　結論

本文設計了一個自動化生產線的控制系統(tǒng)，完成了模擬方案的最小系統(tǒng)設計，包括微處理器的選擇，晶振與復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試與實驗，驗證了程序的正確性，實驗時可以記錄完成的工件數(shù)和生產線發(fā)生故障的次數(shù)并顯示出來。

參考文獻：

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

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[3]任德志,何思松,徐莉萍,王偉曉.基于PLC的氣動扣合機控制系統(tǒng)設計[J].制造業(yè)自動化,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涂裝生產線上的應用[J].機電工程,2012(06).

[5]張鵬晨.造粒生產線氣動控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].電子科技大學2013.

作者簡介：李宇(1981-)，男，滿族，遼寧撫順人，碩士，講師，研究方向:機械制造。

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