基于PLC的自动生产线供料系统设计

2016-07-31耿秀明

中国科技信息 2016年14期

关键词：供料手动气缸

耿秀明

内蒙古电子信息职业技术学院

基于PLC的自动生产线供料系统设计

耿秀明

内蒙古电子信息职业技术学院

供料系统是自动生产线的必要组成部分之一，向系统提供待加工供料。文章提出了以S7－200 PLC为控制核心，设计具有故障指示、手动运行及自动运行功能的控制系统，程序采用模块化设计，大量运用顺序指令编程。通过调试运行，该系统能够安全稳定的运行。

随着工业的发展和科技的进步，自动控制技术不断的应用于工业生产的各个过程中，自动化程度的不断提高不但提高了生产的效率还大大降低了工人的劳动强度。自动生产线是将控制技术、传感器技术、传动技术和网络技术集于生产过程一体的工业控制系统，能够按设定好的程序和进度自动进行产品的生产及装配过程。为保证生产的顺利进行和产品的工艺性及质量，要求生产线的各工作站都要有稳定的控制系统和故障预警系统，各站之间要有有效及时的信息交换。

1 供料硬件系统构成

供料系统是自动生产线的起始工作单元，负责向生产线提供原始工料。供料系统主要有机械部分和电气部分构成。

机械部分主要有顶料气缸、推料气缸、物料台和料仓组件及气源装置等构成。顶料气缸用于将料仓里的工件固定，以便于推料气缸将最下面的工件推到物料台上供系统加工装配使用。气源装置主要向系统提供动力源——高压的压缩空气，驱动气缸动作完成供料过程。供料系统机械结构图见图1。

电气部分主要包括电气控制换向阀（集成阀岛）、传感器、PLC控制器及按钮开关指示报警部分等。电气换向阀用于改变压缩空气的流动方向控制气缸杆的伸出收回。传感器主要有顶料气缸位置传感器、推料气缸位置传感器、物料台物料有无传感器、料仓物料储备及有无传感器。控制器选用西门子公司的S7－200 PLC，根据传感器的检测信号和总控主机的指令编写控制程序，完成自动供料工作过程。按钮开关用于系统的手动控制，指示报警用于指示系统故障提醒操作人员。

系统功能设计

为适应多种工作过程，本系统设置手动运行和自动运行两种工作模式。手动运行模式下，工作过程采用一步一动方式，动作由按钮控制，主要用于系统调试过程使用。自动运行模式下，系统按传感器的检测信号和主机信号自动逐步的完成工作过程。

供料系统工作过程步骤设计如下：

系统上电后，所有设备复位。

若物料台上没有工件，顶料气缸伸出固定工件。

工件固定后，推料气缸伸出将工件推到物料台上。

推料气缸缩回。

顶料气缸缩回。

图1 供料系统机械结构图

图2 主程序梯形图

图3 自动程序流程图

手动模式时以上5步由按钮切换。自动模式下以上5步由传感器信号切换，在运行过程中，若按下停止按钮，完成本轮工作后停止。若按下急停按钮，工作立即停止。两种模式的转换由转换开关控制。

系统的故障指示设计，系统复位后若工料充足，正常指示灯亮，若不能复位，或供料不足则正常指示灯闪烁。运行过程中，运行指示灯亮。若运行过程中料仓缺料，运行指示灯闪烁，完成本轮工作后，系统将停止工作。停止按钮按下后，停止指示灯亮。急停按钮按下后，停止指示灯闪烁。

程序设计

系统能否正常稳定的工作，控制器及程序的设计是重中之重。本系统主要以S7－200PLC为核心，采用模块化程序设计。按系统的硬件设计进行PLC的I/O管脚分配。分配表见表1。

表1 I/O管脚分配表

程序主要包含主程序、上电复位程序、故障指示程序、手动运行程序和自动运行程序几部分。主程序主要负责各子程序的调用。主程序梯形图见图2所示。

上电复位程序只在上电初始或复位按钮按下时运行一次，使系统处于正常状态。要求顶料气缸和推料气缸缩回初始位置。故障指示程序用于运行及故障时预警提示，功能详见故障指示设计。手动运行程序及自动运行程序分别完成系统的供料过程。自动运行程序流程图见图3所示。自动运行程序采用顺序控制指令指令，有效地解决了程序的前后逻辑问题。