基于PLC的模块化自动生产线设计分析

梁进

（百色职业学院 广西壮族自治区百色市 533000）

由于现阶段我国工业生产模式中，仍然存在着问题和不足，所以大多数工业企业积极引进PLC 系统，结合数字化模式进行信号的输入和输出，以此实现针对整体生产结构线的控制和管理。

1 PLC模块运行特点

1.1 稳定性

在PLC 系统中，自动化功能在实际操作时，其控制系统有效实现可编程操作，同时编程运用现代集成化电路板，因此其电路板内部结构所使用的电路则是最先进的抗干扰技术，具有较高可靠性能，致使系统具备一定程度的稳定性。除此之外，可编程电路板系统日常操作和运行过程中，还具有自我检查和测试功能，如果设备和PLC 系统出现问题会及时预警，最大限度的减少了自动化生产线经济损失[1]。

1.2 编程简单

PLC 系统在结构语言编写时，常见文字图形则是梯形，其符号标识与电路板的原理结构图十分相近，文字语言表现也相对便捷，可以让工作人员立刻进入工作状态，减少不必要的工作环节。

1.3 操作灵活

自动化生产线的运作结合PLC 系统，可以实现用户针对系统结构的硬件装置进行筛选，并且根据不同使用环境和方向，展现出不同类型的系统结构功能，一旦结构硬件选择方向确定后，用户可以根据硬件特点，搭配适合的软件程序，所以PLC 在自动化生产线结构，展现出绝佳的灵活性和柔和性。

1.4 性价比较高

PLC 系统结构，自身具备强大信息数据处理功能和系统逻辑运行能力，可以有效实现自动化生产线相对复杂的生产现状，因此其系统使用性价比较高，并且可根据系统自身结构需求，进行系统内部结构的扩充。

1.5 能量消耗小

传统生产模式中的自动化生产线主要使用继电器实现全部结构控制，所以生产线想要实现其自动化效果，首先需要绘制出自动化系统的控制结构图，随后针对自动化生产线进行结构布置和线路对接方案进行设计，以此实现生产线安装和调整最佳效果。加上目前我国大多数自动化生产线中，最新研发的设备种类底部尺寸皆不超过100 毫米，并且设备重量控制在150 克左右，其运行功率所消耗的电力能量也仅保持在几瓦内，因此PLC 系统设备在实际规划和安装过程中，十分便捷灵活，是现阶段我国实现生产线结构机电一体化的核心构成[2]。

2 自动生产线运作流程

在工业生产过程中，自动生产线依靠供料站进行原料传送，直至达到目标位置，此时生产线结构的左右摆缸设备，把原材料运送至生产线的下一个环节，随着原料不断被传送，作用于数据检测的气缸全面下降，以此作为动力将原材料持续输入，最终实现原材料质量检测，一旦检测合格，原材料会随着自动化生产线传送至加工站点进行材料加工。而原材料一旦达到加工站点，搭配电机就会全面启动开展加工，加工完成后会进行第二次质量检测，一旦产品检测符合规格，生产线会将产品传送至搬运点，并且依靠搬运点的分拣系统进行产品分类，针对已经符合标准要求的产品，分拣设备会向左旋转把产品运输至物品运输区域，而针对不符合生产标准要求的产品，分拣设备将向右旋转，把产品传送至废品区域。最后储存区域经过再次检测产品后，会启动传送电机，将产品进行准确分类后，把产品防止在不同类型的仓储位置上，整体自动化生产线操作完成。

3 PLC模块下生产线结构设计

3.1 硬件结构设计

根据目前我国自动化生产线的使用特点，本次实验将对亚龙设备YL-335B 型号的PLC 系统进行综合分析，其中其硬件设备的电路方案设计主要包含：产品加工站点、储存站点、装配站点、传输站点以及分拣站点共同组成。其中不同类型的站点具有不同工作内容和方向，每一个区域站点同样可以成为独立的结构系统，同时每个区域以及站点在实际应用过程中普遍以气动执行系统为主，但是自动生产线结构的机械模式手臂运动流程中，则需要使用步进电动设备作为主要驱动，并且需要精密的位置确定。由于亚龙设备YL-335B 型号的PLC 系统是典型的单维位置控制模式，所以在分拣站区域的自动传送带结构驱动方面上，则需要使用通用型变频设备，以及三相异步电动交流装置[3]。

在电力和电源选择方面上，PLC 系统L、N 端口按照自动生产线的实际作业要求，需要接入220V 的交流电源，而S/S 端口、ZP0 端口需要接入0V 模式电源，UP0 端口接入24V 电源，自动生产线中的磁性开关、光线电能传感器、电容感应器以及电力传送感应器的一个端口需要接入PLC 系统的输入X 端口，而另一端口需要接入24V 电源。当传送感应器的开关完全闭合时，X 端口开始进行能量输入，其中气缸设备主要由电磁阀门进行功能控制，而电磁阀门一旦接入PLC 系统输出点的指令时，其主要输出点会落在Y点上，所以当Y 点有能量开始输出时，点此法门会开展相应的动作输出，并且连带气缸进行动作。

3.2 软件结构设计

在PLC 系统内部机构红的软件结构设计，其系统根据自动化生产线的实际需求，将设立5 个工作区域，并且每个区域设立一个PLC 重点接收设备，通过5 个接受设备进行数据和信息的流通和传递。当自动生产线启动后，首先需要将原材料由最开始的供料区域，通过光纤传感器进行检测后，确认原材料准备充足，其生产线的气缸会立刻工作将原材料推送至生产线上，利用光纤传送感应器进行检测和感应，气缸后退，随机摆臂气缸开始工作。气缸经过不断左摆到位后，电磁阀门会开启自身工作状态，控制吸盘工作，有效的吸住原材料，随后摆臂气缸开始向右摆动，将吸住的原材料传送至检测区域后，电磁阀门全部断电，吸盘恢复，从而实现将原材料放置检测区域的承载台。

当检测区域载物台上的传送感应装置开始工作，会全面感应原材料，并且通过光线电能传感器、电容传送感应器、电力传感器等，针对原材料的颜色、质量、规格以及材质进行详细记录和分析，最终将检测结果传送至PLC 系统平台进行储存。一旦信息记录完毕，自动化生产线上的PLC 系统将有效控制电磁阀门开展相应作业和动作，将气缸设备位置提高，并且将数据检测设备位置下降，开展进一步深入筛选，其筛选时间大多数为1 秒，完成后两项设备全部复位。自动生产线需要根据PLC 两次对原材料的分析和筛选进行总结，如果发现原材料无法符合生产要求，那么PLC 系统会控制气缸进行前行，将不符合要求的原材料进行作废处理，如果原材料符合要求，那么气缸不再进行相关动作。

原材料检测合格，需要将其通过自动化生产线上的摆臂气缸传送至加工区域，此时PLC 系统所收集的相关信息也一同传送至加工区域，比如：原材料规格、颜色以及材质等。开展产品生产，当产品生产和加工全部完毕，相关加工设备复位，工作台全部旋转至少90 度左右，自动化生产线开始运作，将产品传送至检测区域进行复检。检测完成后需要工作台继续旋转90 度，等待自动化生产线开展搬运指令[4]。

搬运指令下发后，搬运区域开始作业，为了有效保证自动化生产线的效率和质量，需要悬臂气缸电磁阀门快速开展作业，并且针对不同类型的产品做出不同方向判断，针对生产产品合格时，摆缸区域全面向右转动，此时悬臂气缸的电磁阀门根据指令，2 秒后将产品进行推送和处理，随后复位等待下一个指令。而面对不合格产品时，摆缸去全面向左转动，此时悬臂气缸的电磁阀门根据指令，2 秒后将产品进行推送和处理，随后复位等待下一个指令。当产品根据质量和标准进行初步分类，需要按照自动化生产线开展储存站实际操作，产品进入储存分类台时，其结构上的光线传感器感应到产品存在，PLC 系统会控制电磁阀门相关动作，将产品夹住并且根据PLC 系统传送的产品信息进行相应判定，最后将产品精准的放置在分类储存区域内。

3.3 移动软件设计

随着我国互联网平台以及移动终端的不断普及，电厂想要提升自身的工作效率，就需要结合现阶段移动手机终端，开展触摸屏软件的结构设计，其软件设计内部结构中，主要依靠针对PLC 系统进行信号的输入。输出、收集、分析以及显示等方面进行优化和完善。

电厂移动系统内部结构中，需要包含：移动软件登录页面、主要结构页面、原材料供应页面、物料检测区域页面、原材料加工页面、产品运输页面以及类别储存页面等、其中移动软件登录页面需要至少3 个用户名称和登录密码，如果无密码则无法有效进入软件的触控屏幕软件系统。此外，主要结构页面中，需要包含至少5 站启动和停止控制区域，并且其页面需要包含自动化生产线的工作状态监控区域，以此实现对自动化生产线的实时监控，一旦发生突发时间或者紧急事故，可以立即停止生产线工作状态。

原材料供应区域画面结构中，需要有效显示出储存区域的原材料是否充足，其原材料供应状态是否可以实现推动气缸运作等方面。而物料检测区域页面主要显示出承载物料台上的相关信息，比如：光线电力传感器、电力容量传感器、电力感应传感器等运行和检测状态，并且经过仪器的信息和数据分析过后，其原材料颜色、材质等相关信息将被详细记录，最终生成记录表格，除此之外，检测区域页面还需要在生产线日常运作过程中，显示设备装置运作状态、摆臂动作形式等，确保生产线的安全稳定。

原材料加工页面中，各个生产环节和凹槽位置的原材料需要详细了解颜色、材质等相关信息，并且一生动形象的动画模式展现原材料整个加工过程，设备运行状态等，以便于工作人员及时检查整个生产流程。

产品运输页面在移动终端软件设计过程中，主要的作用是显示运输生产线伸缩机械手臂的旋转位置、手臂伸缩状态等，并且以此作为基础实时显示出产品运输的相关信息以及已经运输后的产品信息、产品运输数量等。

类别储存页面主要显示出承载物体台上是否存在产品，以及产品的相关详细信息，并且在生产线运转过程中，将以动态模式显示双向转向轴机械手臂的运行模式和状态，通常情况下，移动软件将以3 乘3 的储存模式显示室内储存的空闲和满载状态，以此展现出不同种类、数量以及库存的产品相关信息。

关于移动终端系统软件运行过程中，其运行特点还可以有效拓展其他相关业务，比如：安卓移动终端远程监控系统。并且在系统和移动软件使用时，在主要站台的PLC 系统增加以太网区域模块，同时通过互联网系统将PLC 平台接入无线路由器设备中，在生产线自动化运转时，工作人员只需要将移动终端或者手机的WLAN功能打开，并且将手机与PLC 系统共同放置在同一个互联网或者局域网结构中，此时移动终端或者手机平台所安装的APP 软件，比如：Tesla 系列结构软件，开始作业，工作人员和管理人员即可以依靠智能设备和移动终端手机，直接获取生产和工作的实际情况，以及产品生产过程中产生的相关信息数据，并且以此作为基础，开展相应的系统控制。

除此之外，为了有效保证PLC 系统在移动终端的顺利开展和正常运作，还需要管理人员积极引进互联网通信技术和设计。其中PLC 系统主要信息通信模式需要依靠Easy PLC Link 模式通讯，并且以MODBUS 系统作为基础，实现信息通信之间的协议和方案制定。在实际设备和互联网运作过程中，系统通讯技术运用PLC 系统平台的COM2 端口，每当开展设备信息通信时，至少可以读取和书写至少16 个字节，以此同时连接至少16 个站台端口，并且支持RTU 模式和ASCII 模式。其中互联网与移动终端连接结构中，从站可以实现利用不同角度的端口通信，以此保证PLC 平台的正常开展和运行，确保生产线的安全和稳定。

4 结束语

由此可见，想要在自动化生产线上充分运用PLC 系统，就需要技术人员首先充分认识和了解自动化生产线的实际工作模式和流程，并且以此作为基础，明确设计方案和整体思路，最后依靠PLC系统，改革传统生产模式。