自动生产线控制系统与实现

邸新伟

摘 要：自动化的实现离不开可编程控制器的应用，PLC以微处理器为核心，综合应用IT技术、自动控制技术、通信技术，具有可靠性高、功能性强、易于编程等特点。因此，基于PLC作为控制系统的自动化生产线越来越多的出现在我们的生活生产中。

关键词：自动化生产线;可编程控制器

1 自动化生产线

1.1 自动化生产线总体结构

下面以仿真化自动化生产线来举例说明。

a.上料机构：根据加工件的特性而設计的可以实现大批量自动传送机构，作用是稳定有序的将待加工件传送到指定项目。主要包含上料升降机构、弹夹机构、移载机构。

b.定型机构：对送料进行，热模具挤压定型，是生产线的主要环节。定型机构包括旋转盘机构与分合模机构。根据生产需要，设计定型机构的特点有：

（1）安装架采用钢结构焊接，刚性好，使用定制轴承以及中轴的设计，将需安装盘重量分散到了安装架上，噪音低，结构规整紧凑;

（2）采用伺服电机作为执行机构，及双重定位，保证了旋转精度;

（3）温度仪的使用内置PID调节，能够稳定的调节模具温度;

（4）采用空气清洁能源，使用气缸作为定型动力源，快速稳定。

c.下料机构：与上料机构相类似，将定型好的机构运送到下料弹夹中，主要包含下料升降机构、下料弹夹机构、下料移载机构。

1.2 气动系统

自动生产线的气动系统由空气压缩机提供气源，压缩气体通过气动三联件连接到电磁阀，再连接到各个气缸。

2 控制系统

控制系统离不开电器元件与电路系统，本论文设计的生产线硬件部分主要包含PLC、伺服电机、伺服驱动器、人机界面、继电器、温控仪等。

2.1 PLC主要特点

a.运动控制功能，高速的脉冲输出;支持4组200kHz硬件高速计数器;具有多种运动功能控制指令;16个外部中断输入。

b.完整的程序保护功能，程序自动备份功能，有第二份备份功能;多重密码保护用户安全。

c.优异的运算能力，有32位CPU+ASIC双处理器，支持浮点运算，最快速度0.24μs。

d.特殊的拓展模块与功能卡，扩展模块与功能卡具有多样性，另外多增加3个串联端口。

e.控制器联网功能，PLC Link最多可连接32台联机网络。

2.2 人机界面

人机界面是用来交换人与及其信息的媒介，它可以将人的操作目的传送给设备的控制系统，或者把设备的问题反馈到操作者。它主要包含硬件与软件两大部分，其中硬件有CPU、显示器、通信接口、存储器;软件有系统软件与应用软件两部分组成。

2.3 驱动控制系统介绍与选择

电机的选择对于设备可靠平稳的运行起到了决定性作用。本次设计选用伺服电机，闭环控制，实时反馈电机的运行状态，伺服电机选型主要考虑的就是功率，应用公式P=F*V/100计算得出。

设计选用的伺服系统应具有精度高、转速性能好、运动平稳、及时性强、实时性高等特点。

2.4 温控仪

温控仪是调节温度的智能仪器，能稳定控制目标的温度，同时可以控制外部继电器的温度。如图1为温控仪的设计图。

3 系统程序设计

3.1 初始化程序设计

初始化程序设计是打开设备后的第一步操作，如图2，M1为初始化按钮，在屏幕中按下相应按钮程序运行。M2表示自动启动按钮关闭，M12表示设备没有自动运行，X107表示急停按钮未被按下，M14表示初始化完成，X105为停止按钮，M10为报警状态按钮，M10为设备手动状态。当设备初始化开始，M11一直处于ON的状态，自锁本程序，使程序持续运行。

3.2 伺服控制程序

手动模式下，当按下JOG+按钮时，旋转机构正向旋转，当按下JOG-按钮，旋转部分反向旋转。其中，D300代表输入脉冲数，D302表示输入脉冲频率，分别来控制电机的运动位置与速度，采用DDRVI语句对Y0和Y1进行控制，并且所有模式都采用相同的控制语句，以保证设备准确稳定运行。

3 结论

本论文从PLC程序的设计与伺服电机、伺服驱动系统以及温控仪的设计选型出发，设计了一套自动化生产线，提高了生产效率。

参考文献

[1]李杨.填料生产线自动化系统设计与实现[D].上海交通大学，2013.