自動生產線控制系統與實現

邸新偉

摘 要：自動化的實現離不開可編程控制器的應用，PLC以微處理器為核心，綜合應用IT技術、自動控制技術、通信技術，具有可靠性高、功能性強、易于編程等特點。因此，基于PLC作為控制系統的自動化生產線越來越多的出現在我們的生活生產中。

關鍵詞：自動化生產線;可編程控制器

1 自動化生產線

1.1 自動化生產線總體結構

下面以仿真化自動化生產線來舉例說明。

a.上料機構：根據加工件的特性而設計的可以實現大批量自動傳送機構，作用是穩定有序的將待加工件傳送到指定項目。主要包含上料升降機構、彈夾機構、移載機構。

b.定型機構：對送料進行，熱模具擠壓定型，是生產線的主要環節。定型機構包括旋轉盤機構與分合模機構。根據生產需要，設計定型機構的特點有：

（1）安裝架采用鋼結構焊接，剛性好，使用定制軸承以及中軸的設計，將需安裝盤重量分散到了安裝架上，噪音低，結構規整緊湊;

（2）采用伺服電機作為執行機構，及雙重定位，保證了旋轉精度;

（3）溫度儀的使用內置PID調節，能夠穩定的調節模具溫度;

（4）采用空氣清潔能源，使用氣缸作為定型動力源，快速穩定。

c.下料機構：與上料機構相類似，將定型好的機構運送到下料彈夾中，主要包含下料升降機構、下料彈夾機構、下料移載機構。

1.2 氣動系統

自動生產線的氣動系統由空氣壓縮機提供氣源，壓縮氣體通過氣動三聯件連接到電磁閥，再連接到各個氣缸。

2 控制系統

控制系統離不開電器元件與電路系統，本論文設計的生產線硬件部分主要包含PLC、伺服電機、伺服驅動器、人機界面、繼電器、溫控儀等。

2.1 PLC主要特點

a.運動控制功能，高速的脈沖輸出;支持4組200kHz硬件高速計數器;具有多種運動功能控制指令;16個外部中斷輸入。

b.完整的程序保護功能，程序自動備份功能，有第二份備份功能;多重密碼保護用戶安全。

c.優異的運算能力，有32位CPU+ASIC雙處理器，支持浮點運算，最快速度0.24μs。

d.特殊的拓展模塊與功能卡，擴展模塊與功能卡具有多樣性，另外多增加3個串聯端口。

e.控制器聯網功能，PLC Link最多可連接32臺聯機網絡。

2.2 人機界面

人機界面是用來交換人與及其信息的媒介，它可以將人的操作目的傳送給設備的控制系統，或者把設備的問題反饋到操作者。它主要包含硬件與軟件兩大部分，其中硬件有CPU、顯示器、通信接口、存儲器;軟件有系統軟件與應用軟件兩部分組成。

2.3 驅動控制系統介紹與選擇

電機的選擇對于設備可靠平穩的運行起到了決定性作用。本次設計選用伺服電機，閉環控制，實時反饋電機的運行狀態，伺服電機選型主要考慮的就是功率，應用公式P=F*V/100計算得出。

設計選用的伺服系統應具有精度高、轉速性能好、運動平穩、及時性強、實時性高等特點。

2.4 溫控儀

溫控儀是調節溫度的智能儀器，能穩定控制目標的溫度，同時可以控制外部繼電器的溫度。如圖1為溫控儀的設計圖。

3 系統程序設計

3.1 初始化程序設計

初始化程序設計是打開設備后的第一步操作，如圖2，M1為初始化按鈕，在屏幕中按下相應按鈕程序運行。M2表示自動啟動按鈕關閉，M12表示設備沒有自動運行，X107表示急停按鈕未被按下，M14表示初始化完成，X105為停止按鈕，M10為報警狀態按鈕，M10為設備手動狀態。當設備初始化開始，M11一直處于ON的狀態，自鎖本程序，使程序持續運行。

3.2 伺服控制程序

手動模式下，當按下JOG+按鈕時，旋轉機構正向旋轉，當按下JOG-按鈕，旋轉部分反向旋轉。其中，D300代表輸入脈沖數，D302表示輸入脈沖頻率，分別來控制電機的運動位置與速度，采用DDRVI語句對Y0和Y1進行控制，并且所有模式都采用相同的控制語句，以保證設備準確穩定運行。

3 結論

本論文從PLC程序的設計與伺服電機、伺服驅動系統以及溫控儀的設計選型出發，設計了一套自動化生產線，提高了生產效率。

參考文獻

[1]李楊.填料生產線自動化系統設計與實現[D].上海交通大學，2013.