自动线气动式供料系统的电气控制设计

马 骏

(长春职业技术学院工程技术分院，吉林 长春 130033)

自动线气动式供料系统的电气控制部分根据供料系统的运行方式主要采用PLC与传感器、气缸、电磁阀等电气元件的互相联动来实现，本文以在自动线中具有保护报警功能的循环式气动式供料系统为例进行电气控制部分的设计。

1 整体结构设计

根据生产实际，将供料系统分成电气控制和机械结构两大部分，其中机械结构部分如图1所示，主要分成工件装料管、料仓底座、支架、装料底座几部分，电气控制部分主要由以下几部分组成:PLC、电磁阀、传感器、接线端口、气缸、电源等，其功能是按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动地推到物料台上。

图1 供料系统机械结构

2 电源部分

总电源采用三相四线漏电保护开关，供料系统采用单相自动开关，并经DC24V6A开关稳压电源进行供电，保证了电源的稳定性和连续性。

3 气动部分

气源处理组件如图2所示，输入气源来自空气压缩机，提供的压力为0.6～1.0MPa，输出压力位为0～0.8MPa可调，输出的压缩空气通过快速三通接头和气管与供料系统的标准双作用直线气缸相连，并使用单向节阀来提高气缸动作平稳的可靠度。

图2 气源处理组件实物图

气动控制回路由PLC的逻辑功能实现，采用的是两个极限工作位置磁感应接近开关的通断与PLC程序实时互动的工作方式[1]。供料单元气动控制网络工作原理图如图3所示。

图3 供料单元气动控制网络工作原理

4 接线端子

系统接线端子采用3层结构上层端子连接DC24V电源的+24V，底层端子用以连接 DC24V电源的0V端，中间层端子用以连接各信号线，装置侧接线端口如图4所示。

图4 装置侧接线端口

PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各信号线，其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0V端，PLC侧接线端口如图5所示。

图5 PLC侧接线端口

系统的接线端口和PLC侧的接线端口之间通过专用电缆连结。其中25针接头电缆连接 PLC的输入信号，15针接头电缆连接 PLC的输出信号[2]。

5 控制单元

控制单元主要由PLC进行，控制各个装置间的信号及动作来达到系统要求，核心控制单元采用三菱 FX2N－32MR和基于 RS485串行通信的N∶N通信方式。

a.I/O 分配。

供料单元PLC的I/O信号表见表1。

表1 供料单元PLC的I/O信号表

b.程序编制。

按照供料单元单站控制的编程思路，程序由两部分组成，一部分是系统状态显示，另一部分是供料控制。主程序在每一扫描周期都调用系统状态显示子程序，只有当运行状态已经建立时，才可以调用供料控制的子程序[3]，子程序流程图如图6所示。

图6 供料控制子程序流程图

PLC上电后首先进入初始状态检查阶段，确认系统已经准备就绪后，才允许投入运行，这样可及时发现存在的问题，避免出现事故。例如，若两个气缸在上电和气源接入时不在初始位置，这是气路连接错误的缘故，显然在这种情况下不允许系统投入运行[4]。通常的 PLC控制系统往往有这种常规的要求。

供料单元运行过程主要是供料控制，它是一个步进顺序控制。

如果没有停止要求，顺控过程将周而复始地不断循环。常见顺序控制系统的正常停止要求是，接收到停止指令后，系统在完成本工作周期任务即返回到初始步后才停止下来。当料仓中最后一个工件被推出后，将有缺料报警。推料气缸复位到位，完成本工作周期任务即返回到初始步后停止。

6 调试与运行

a.调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理，气缸的动作速度是否合理。

b.检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。

c.检查I/O接线是否正确。

d.检查光电传感器安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的可靠性。

e.放入工件，运行程序看加工单元动作是否满足任务要求。

f.调试各种可能出现的情况，如在任何情况下加入工件，都要求系统可靠工作。

g.优化程序。

7 结束语

系统设计的合理性及实用性主要取决于系统部件的稳定性及逻辑关系的连续性，通过以上系统的设计，很好地屏蔽了同类系统中常见的故障点，并很好地突出了各部件之间的连续性及系统的整体稳定性。本文给出的是一种对自动线供料系统电气控制的常见控制方法，其中PLC作为电气控制的核心器件适用于各种品牌，如西门子、施耐德、松下、欧姆龙等，设计理念可以广泛地应用于工业生产和学校教学，并可以作为企业维修人员和教学人员的参考，提高气动式供料系统的普及度，延长其使用周期。

[1] 张存礼.PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施[J].电气传动，2007(1):25－36.

[2] 吴炳胜，刘体龙，智传锁，等.液压综合试验台测控系统的研制与开发[J].河北建筑科技学院学报，2005(1):35－41.

[3] 王巍，汪玉凤.基于PLC的气动机械手研究[J].辽宁工程技术大学学报，2005(1):33－39.

[4] 张万忠.可编程控制器逻辑控制类程序“经验法”编程思路的探讨[J].工业控制计算机，2003(12):24－30.