基于PLC的自動輸送控制系統的設計

廖金團，梁增提，王莉莉，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業學院，廣西 柳州545036；2.柳州五菱汽車工業有限公司，廣西 柳州545007）

0 引 言

隨著社會經濟的快速發展，人們的生活節奏不斷加快，對汽車的需求量日益增長，這就使得對汽車工業生產效率的要求也不斷提高。桂林客車發展有限公司的S100電動車輸送線，主要是焊裝S100電動車車身，由四個焊裝工位組成，每個工位獨立操作，被焊接零件在各工位之間靠手動傳輸。該輸送線和工裝總重約4.5噸，由兩排工人同時手動拖動輸送線移至下一個工位，這種生產方式不僅增加了工人的勞動強度，而且生產效率低，不能滿足汽車市場的需求。此外，該輸送線和工裝很重，周圍有很多焊槍設備，在人工推動過程中存在一定的安全隱患。針對這種情況，本文設計了基于PLC的自動輸送控制系統。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱為 PLC，與傳統的繼電器控制系統相比較，PLC擁有控制功能強大、體積小、耗能低、系統工作可靠、硬件維修方便、擴展靈活、編程簡單易學等優點［1］，被廣泛使用在工業生產線自動化控制中，是現代化工業自動生產線的主力軍。

1 控制系統的設計

1.1 總體設計

由于該輸送線一直處于生產狀態，所以本文設計的自動輸送控制系統要與原有設備相結合。圖1是輸送線移動軌道示意圖，其中虛線框表示可移動的架子。架子與電機之間通過鏈條傳動，當電機正轉時，架子由工位頭部往尾部移動，當電機反轉時，架子由尾部移動到頭部。輸送線上的各種夾具及提升、下降氣缸在之前就已經配備有，只要在夾具及氣缸上安裝相應的傳感器來檢測到位信號即可。為了防止由于移動架子速度過快而撞壞設備，在工位靠近頭和尾處分別裝有接近開關，當移動架子靠近接近開關時，電機制動減速，避免沖撞設備。

系統的控制要求如下：

（1）當移動架子在輸送線頭部時，需要提升氣缸上升到位，夾具打開才可移動到尾部，即電機可正轉。

（2）當架子在輸送線尾部時，需要下降氣缸下降到位，中間夾具打開才可返回到工位頭部，即電機可反轉。

圖1 單個工位軌道示意圖

1.2 硬件設計

在滿足S100電動車自動輸送線控制要求的基礎上，同時兼顧成本的控制，本文選用了臺達公司型號為DVP14SS211R的PLC作為主控制器。由于整個控制系統的總輸入／輸出點數超過了14個，所以另外還增加了一個型號為DVP16SP11R的擴展模塊。同時選用了臺達公司型號為VFD037EL43A的變頻器，來對電機進行調速控制。PLC的I／O分配如表1所示，PLC控制系統的主電路如圖2所示。

表1 PLC的I／O分配表

圖2 PLC控制系統主電路圖

1.3 軟件設計

本文設計的PLC程序采用臺達PLC編程軟件WPLSoft作為編程環境。根據控制系統的設計要求，PLC程序分為手動控制程序和自動控制程序，可通過控制面板上的手／自動切換開關進行切換。當開關處于手動位置時，則運行手動程序，工人可手動操作整個控制系統。當開關處于自動位置時，工人只需操作正、反轉啟動按鈕即可，整個控制系統會自動按設定的程序運行。控制系統自動運行的流程如圖3所示，在允許運行的前提下，按下正／反轉啟動按鈕，如果架子是在反方向運動的話，則停機。如果不是則判斷架子是否在正／反轉限位處，若在則停機，若不在則繼續執行正／反轉輸出。接著判斷架子是否移過了減速點，若不是則繼續以原速運行；若是則降低電機速度，以低速運行直至正／反限位處，制動停機。在系統上電自動運行前，要有個初始化過程，主要是檢測變頻器是否有異常，急停按鈕是否被按下；若都沒有，則允許整個控制系統運行。系統初始化過程如圖4所示。

圖3 控制系統自動運行流程圖

圖4 系統初始化過程

2 結束語

本文根據現有的設備，在沒有改變原有生產線的情況下，為原來的輸送線設計了自動輸送控制系統。選用PLC作為主控制器，系統穩定可靠。經現場調試，本控制系統運行良好，達到了設計要求，企業應用后反饋良好，降低了工人勞動強度、提高了工人勞動安全性，同時也提高了整條線的生產效率［2］。