基于PLC控制的前桥自动出库工位设计

李金义 吕世霞

摘要：本文根据生产实践，对PLC控制的前桥自动出库工位的设计进行了详细的分析，包括控制方式的选择、控制方案的确定以及PLC系统运行中常见的故障问题进行了具体的分析，为PLC控制系统在汽车装配生产线上的应用提供了借鉴，也为汽车生产线维修工人提供了指导。

关键词：PLC控制；前桥自动出库；工位；分析

1.引言

随着科技的进步和发展，我国汽车制作业的自动化水平有了很大的提高，但是与发达国家相比，我国的汽车制造业仍然处于较劣势的地位。自动化技术对汽车制造水平的提高具有很大的作用，尤其近几年来PLC控制技术的发展，将计算机技术、数据库技术、传感器技术以及智能技术等融合在其中，使其在控制的精度、可靠性、速度以及稳定性等都取得了很大的发展。本文所研究的是基于PLC控制技术在汽车前桥自动装配方面的具体应用，通过对这种典型工位的自动化控制的研究，为同类型的控制系统提供一定的借鉴。

2.基于PLC控制的前桥自动出库工位设计的分析

对于PLC控制的前桥自动出库工位设计，主要动作是由丝杠三轴机构将存放于5X1平面库的汽车前桥总成取出，在车架运行到指定位置时，将汽车前桥也运送到车架的固定位置放置好，进入下一个装配动作。实现这些动作的自动化控制有PLC控制方式和继电器－接触器控制方式两种控制方式，下面对其进行具体分析。

2.1控制方案的选取及对比分析

在工程控制领域有两种常用的控制方式，分别是PLC控制方式和继电器－接触器控制方式。继电器－接触器控制方式主要采用的是电气控制方式，主要构件由继电器、接触器、按钮和行程开关等部件构成，它的特点是控制过程简单、使用方便、维护容易、抗干扰能力强等；以可编程控制器PLC为核心的控制方式是通过编程的方式实现各种控制功能的，主要特点是可靠性高、通用性强、安装方便、编程简单易学，也不需要太多复杂的硬件设施。两者相比较而言，在控制方法上，继电器－接触器式控制方案适用于简单控制方案，一旦逻辑过于复杂就会造成线路复杂，影响灵活性和可扩展性，而PLC控制方案通过改变程序来改变控制逻辑，更适用于复杂系统；在控制速度上，继电器－接触器控制借助于触点通断，控制速度慢，而PLC控制则借助于程序，速度较快；在定时和计数方面，继电器－接触器控制通过时间延时来实现，受环境影响大，定时精度不准确，而PLC控制是程序定时值来实现，不受环境影响，定时精度高；在可靠性和可维护性方面，前者采用机械形式实现，具备较差的可维护性和可靠性，后者通过程序控制半导体来实现，使用时间长、可靠性高，便于维护。

经过以上对比分析可以看出，PLC控制方案更适合本设计，所以采用PLC控制方案设计前桥自动出库工位。在设计过程中需要设计的主要功能如下：（1）具备自动控制和手段控制两种控制方法，并能在操作面板上进行自由切换；（2）能够自由抓取仓库中的任何一个汽车前桥，或者将不合格的前桥返回仓库；（3）能够在运动过程的任何位置停留，以免前一个工件还未装配完毕，发生碰撞；（4）随时监控工件的情况，并通过控制台的LED等来显示，一旦有异常，可以随时停止运动；（5）具有急停按钮和复位按钮；（6）具有较强的系统安全性和很高的可靠性；（7）系统具有启动自检功能；（8）系统具有防止误操作功能；（9）系统具有一定的可扩展性。

2.2PLC控制前桥自动出库系统常见故障分析及处理

在生产线长期运转中，总会出现一些故障需要操作者处理，其中最为常见的故障有外部设备故障和PLC本体故障两种，下面对其进行具体分析。

首先是外部设备故障，此类故障基本占所有故障的90%以上。生产线在长时间的工作后，各种按钮、开关、传感器。接线盒、线路接口等往往会出现故障，此类故障产生的原因一般有四种：一是线路接口松动，即控制柜或控制面板等线路的接头因振动等原因产生了松动，从而接触不良，进行此类故障排除时需要借助万用表和系统原理图集逻辑梯形图，维修较为容易；二是元器件自身损坏，任何元器件都有寿命，尤其是电子元件和传感器元件极易因为外界条件的原因造成损坏，技术人员可以通过逻辑关系判断出是哪类元件故障，一般在设计系统时对于重要元件都采取双重保护措施；三是干扰故障，系统安装在汽车装配现象，往往受到外界恶劣环境的干扰，在对系统设计安装时要注意对线路及PLC的屏蔽和控制对象与输入系统的隔离；四是机械故障，PLC系统控制机械部件进行运动，速度、位移以及压力等时刻变化，运动件在长时间工作后往往出现损坏、松动、脱落现象，此类故障维修较复杂，应当由电气工程师和机械工程师综合处理。

其次是PLC本体故障，此类故障仅占故障的10%左右，此类故障一般分为三种，一是CPU故障，CPU是整个PLC的信息处理核心，其出现故障导致PLC无法继续运行，需要专业电气工程师处理；二是存储器故障，存储器是PLC用来储存系统运行程序和用户程序的，它在使用过程中出现错误可能是程序本身问题，可以在调试阶段解决，也可能是被燒坏，需要更换处理；三是I/O模板故障，I/O模板是PLC的处理器与外部进行互相通信的界面，外部信号需要经过输入模板加工转换后，中央处理器才能接收信号，中央处理器发出的信号也必须经过输出模板处理，外界才能接收，这部分发生故障的概率要大于处理器和存储器，出现故障应当由专业厂家或销售单位进行维修处理。

3.结论

本文通过对PLC控制系统在汽车前桥装配中的前桥自动出库工位的分析，对PLC控制系统在控制方式、硬件选择等方面进行了具体的阐述，并在最后针对此类PLC控制系统的维修和维护进行了论述，为汽车装配生产线的设计者和使用者提供了有效的借鉴。

4.参考文献

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