PLC 传送带电控系统的设计与实现

吕 超

（长春理工大学，吉林 长春 130000）

0 引 言

当前，在我国工业生产过程中采用的机床分为自动和半自动两种。为提高产品的生产质量与生产效率，满足大规模的需求，需要在生产过程中利用自动化手段，在保证质量优化的同时，能够将机床数量控制到一定规模，同时将干线装配线升级为高效的自动化流水线，减少人工成本损失，提高生产效率[1]。

1 系统整体设备

对于系统整体设备的发展，可以通过纸箱加工传输看出其重要性。生产线在传输过程中由传送带完成其传输任务。因此，当接触到封口机后，纸箱会立刻用纸带进行密封操作，由自动打包机打包后在电子称上称重再由人工贴上标签，并由流水输送线传送到仓库中，根据纸箱的不同类型对其进行分类和保存[2]。因此，为了满足纸箱类别的不同需要，对传送带进行设置，使传送带能够输送不同类型纸箱到指定位置。输送过程中，包装机要能够在完成上一个纸箱的包装任务后，立刻输送出下一个纸箱。

1.1 自动生产线

1.1.1 自动生产线定义

自动生产线是工业技术高速发展的产物，由传统人工装配的生产线改变而来。与传统的人工生产线相比，自动生产线能够在短时间内处理大量的生产任务，具有较高的生产率，且能够减少生产过程中出现的错误，提高产品生产的合格率。

1.1.2 自动生产线的特点

自动生产线的发展主要由当前的生产技术水平决定。大量的生产需要决定了自动生产线的发展规模。因此，对于自动化生产线而言，它的专业化水平由当前的信息技术水平决定。PLC控制技术实现了自动生产线的大规模应用[3]。在生产过程中，可以利用技术手段对其进行控制，达到对生产线的全方位检测，保证自动化生产线能够按照设定的要求运作。

1.1.3 自动生产线的现状和今后发展的方向

自动生产线虽然在国内发展时间较短，但其应用规模已达到了较高水平，体现了自动生产线在国内的适应性。自动生产线的实现可以看作是传统工业技术与当代信息技术的互补。一方面实现了工业产品大规模生产的目标，另一方面体现了信息技术的便利性。借助信息技术可以对生产线进行远程调控，监测生产线整体的生产过程。自动生产线极大地减少了人力损耗，降低了人力成本，相对于传统的生产线是一种巨大的进步，体现了当前信息技术在工业生产领域的可发展性。对于使用者，自动生产线只需要利用信息存储的功能预先设置好的命令程序，就可以实现对生产线的控制和调整，满足生产线在不同生产情况下的需要。对于用户，极大地降低了对生产线的依赖程度，能够利用设定好的指令进行各种操作，无论是顺序调整还是生产时间调整，都可以在允许的范围内进行操作。自动生产线相对于传统生产线的优势在于，能够将一道命令在短时间内传递给整个生产线。相对于人工传递信息来说，时间效率非常高。相对于过去的生产线而言，信息软件的使用降低了使用门槛，普通人只要在短时间内接受培训，就可以对生产线进行相应操作，使自动生产线能够适应越来越多的领域。同时，生产过程中可以由生产者调控生产线，满足生产线在不同生产任务下的工作需要。在机器人领域，由于机器人的精确性和抗疲劳性，生产过程中能够满足长时间的工作需求，同时保证较高的精确度。机械手臂可以将人工优势和机械优势结合，只需要通过电脑终端的控制，就可以对机械手臂进行工作需求的设定。机械手臂的精确度也是目前人工无法达到的。传感器技术与机械手臂相结合，可以实现机械手臂实时地监测工业生产，并且能够操作生产产品。

2 系统控制设计

2.1 系统控制方案

由于生产线的多变性，在生产产品的过程中，需要对产品完成输送任务和包装任务。其中，包装任务的实现主要由人工解决，操作人员需要对产品进行包装检测，在满足相应的包装要求后，再对其进行包装操作。包装过程中，一方面要能够在短时间内完成包装任务；另一方面要防止包装过程出错影响成品质量。因此，这个过程需要传感器行协助。传感器的存在主要是帮助操作人员检测纸箱的包装情况。当纸箱处于未包装状态时，它会将其检测出来并传送给操作人员进行包装。当纸箱完成包装后，会立刻检测下一个纸箱。

2.2 系统的工作流程

生产过程中，需要有网络监控对其进行远程控制，通过信号调整动态分配整体的生产系统，以满足系统各部分的需求，保证生产线进入工作状态，同时应对发生的各种意外情况。

对于系统来说，系统首先要进行通电操作才能恢复工作状态。当系统进入到工作状态后，第一步是将之前的工作指令进行清除达到初始状态，并将警告灯由原先的红色变为绿色，以提示可以进行生产操作。当完成生产操作后，系统会恢复到原来的状态，进行待机指令。系统的状态可以通过警告灯的颜色分辨。通过改变警告灯的颜色，可以决定系统的当前工作状态。

传感器是生产线中的一个重要部件，主要由生产工作台控制，主要作用是监测整体的生产线，了解生产线上每一个产品的状态。系统将检测指令传递给传感器后，传感器会监测正在装配的产品，如果不符合要求，会向系统发出异常信息。当装配过程中出现意外状况时，传感器会对系统发出警告。当生产工件传递到装配台后，机械手臂会由系统控制进入到工作状态，并将装配好的工件传递到输送带上，由输送带对其进行输送操作。

光电传感器通过监测工件的输送状态，实现电机驱动和系统的指令下达，进而调整输送带。由事先设定好的指令，对不同颜色的工件进行分类，不同的工具将会根据预先设定好的程序输送到不停的滑槽。每当对一个工件完成输送操作指令后，会进行对下一个工件的操作[4]。

整体的工作流程完成后，机械手臂和检测器恢复到原始状态进行待机操作，此时系统会根据预先设定好的程序对其进行指令清空，使生产线恢复到原先的生产状态。此时，可以利用系统的停止按钮，将整体的工作状态停止，使生产线实现强制待机操作。这个过程中，系统警告灯会由绿色变为黄色，再由黄色转变为绿色，提示系统可以进行下一步操作。

生产过程中难免会出现意外状况，如果出现生产原料不足的现象，会有红色警报灯提示发出警告信号。问题解决后，警报灯恢复到正常的绿色状态，其他的警告灯也停止闪烁。

3 系统程序设计

程序设计过程中，一般会选择不同的程控器。日本欧姆龙公司生产的CPM2A程控器既能够满足实际生产的需求，也能够提高工作效率，并在生产过程中根据生产要求的不同实现两方面的功能。

3.1 控制过程

对于传送带而言，电机会负责整体的传送动力。将1号输送带的生产工件传递到包装机上，包装机会对产品进行检测，符合要求的产品会进行包装操作，而不符合要求的产品则会输送到另一个传送带上进行下一步操作。自动包装机会根据预先设定好的指令，对产品进行相应的包装操作，并检测产品的包装状态。如果产品的包装状态出现异常，会进行警报。完成包装操作后，产品会传送到1号传送带的末端，由人工对其进行检测。人工负责产品称重和产品检测的任务。当传递到2号工作站后，输送带的任务完成，恢复到初始状态准备下一个产品的输送。此时，生产线的电机会停止驱动进行待机操作，直到接收到下一个输送的产品。这个过程中，输送带会检测电子秤的工作状态，而电子秤的不同状态决定了电机是否处于驱动状态。

3.2 传送过程

生产线的输送带由电机驱动，电机的开关一般位于生产线的起始位置。当输入开始指令后，PLC控制系统会将指令传递给生产线的开关，由生产线负责识别信号命令，并决定开关的工作状态。电机的工作状态由产品生产状态决定。当产品输送到生产线上后没有完成包装操作时，会提示电机将产品输送到包装机上；检测到输送带上没有产品时，会返回待机信号，使电机处于待机状态。1号输送带的传感器会检测输送带的状况，根据状况的不同返回不同的信号。不同的信号决定终端不同的工作状态。当一个产品完成时，另一个产品没有及时输送，检测器会选择返回待机信号，由PLC继电器将其断开。

4 结 论

通过对上述控制系统的运行分析可以发现，控制系统本身的稳定工作效率可以保证系统的安全运行，防止出现意外故障，对于长久运行有着巨大的经济生产价值。试验过程中通过调整相应的试验参数，将张力、伸长率等控制在相应范围内，并调整工作环境的温度使系统在适宜的环境下运行，而试验车的速度调整为250 m/min，使产品符合要求，且能够提高产品的合格率。