基于PLC的柔性自动化生产线系统研究与设计

孙彤

摘要：柔性自动化生产线技术的应用，可以让工业生产更好地满足市场的发展需求，也可以为产品更新速度的提升提供一定保障。系统的可靠性与实用性是柔性自动化技术领域的核心要素。本文主要从柔性自动化生产线对设备的要求入手。对柔性自动化生产线系统的整体设计和PLC控制系统设计问题进行了分析。

关键词：柔性自动化生产线系统 PLC技术 系统监控 组网设计

前言

柔性自动化技术具有着提升生产效率、缩短生产周期和降低生产成本的作用。加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统是柔性自动化生产线系统中不可缺少的内容。现阶段我国柔性自动化领域的自主知识产权产品数量较少，柔性自动化生产线研究工作的强化，有助于这一技术在工业实践领域应用与推广。

一、柔性自动化生产线对设备的要求

（一）工序集中。工序集中性是柔性自动化生产线设备的主要特点。柔性自动化生产线对生产线的自动化水平有着较为严格的要求。科学化、合理化的生产线设备数量控制措施的应用，可以在降低运送负担的基础上，为生产线的生产质量提供保障。

（二）高柔性与高生产率。高柔性要求与高生产率标准也可以被看作是柔性自动化生产线对设备的要求。现阶段柔性自动化技术与现代化及其制造技术的融合，模块化在生产中心建设已经成为了一些学者所关注的内容。在笔者看来，与之相关的可调式机床是对传统大批量生产的机床进行柔性化处理的产物，人们可以格局不同加工目标的要求，构建不同的再生产中心。

（三）易控制性。柔性自动化技术建立在集成化生产线体系基础之上，因而生产线管控系统的自动控制水平是人们在柔性自动化技术领域所不可忽视的要求。

二、柔性自动化生产线系统设计

（一）柔性自动化生产线系统的整体设计。基于PLC技术的柔性自动化生产线包含有供料单元、装配单元和暂存单元等多个部分。CP5611上位机可以在这一系统之中发挥上位机的作用。根据柔性生产线系统的实际情况，人们可以让西门子公司的S7-200型PLC设备发挥出控制器的作用。PROFIBUS-DP现场总线可以发挥出沟通控制器与总线网络的作用。上位机中应用的WinCC组态软件可以发挥出对系统进行在线监测的作用，它也具有归档历史数据，数据处理和紧急情况下的系统报警等功能。

（二）柔性自动化生产线系统的供料单元设计。料仓模块和摆动模块是柔性自动化生产线系统的重要组成部分。料仓模块中应用有双作用汽缸、条码扫描枪、单向节流阀和光电式传感器检测设备等多种设备。双作用汽缸可以将最底层的工件推送至机械限位位置；电感式传感器可以发挥出检测送料缸位置的作用。单向节流阀可以发挥出调节送料缸的前进速度与缩回速度的作用，条码扫描枪具有着读取工件条形码的功能。摆动模块安装有吸盘、真空检测开关合格摆动模块摆臂等设备。

（二）柔性自动化生产线系统的装配单元设计。装配单元是柔性自动化生产线系统中的核心内容，是完成工件组装任务的重要载体。四自由度机械手是装配单元中的核心内容。它包含有抓手模块、升降步进电机模块、转盘电机模块和伸缩步进电机模块等模块，其中的机械手控制方式为步进电机控制与气动方式控制相结合的控制方式。

（三）柔性自动化系统的暂存单元设计

柔性自动化系统的暂存单元涉及到了底车、5X4立体仓位货架和搬运机构等多种结构。暂存单元中的底车发挥着承载单元主体的作用。仓位货架应用有铝合金材料，与之相关的搬运结构中包含有两个电动缸、一个双作用汽缸和一个气动抓手。

三、PLC控制系统设计

上电处理，PLC扫描和出错处理是应用于柔性自动化生产线的PLC控制系统的主要功能。在完成PLC系统上电处理以后，人们需要系统中的硬件系统设置为默认状态，并要对I/O模块装置的工作形式、PLC内部工作等内容进行检查。在PLC扫描环节，PLC也可以借助自我检查机制，为系统自身的正常运行提供保障。

（一）PLC控制系统的选型分析。一般情况下，PLC控制系统的选型问题主要涉及到了以下内容：一是PLC控制系统的机型选择；二是CPU与I/O模块的选择，三是系统通讯模块的选择。根据PLCA技术的发展现状，西门子PLC具有着技术成熟化的特点，这一机型的运用，可以让柔性自動化生产线工艺技术的工艺控制要求得到满足。柔性自动化系统中的输入量与输出量以数字量为主。在通讯模块选择方面，人们需要为PROFIBUS-DP通讯功能的实现提供保障。

（二）PLC步进电机控制设计。PLC步进电机具有着将电脉冲转化为角位移的作用。控制脉冲频率的措施也可以发挥出控制电机转动的速度和加速度的作用。二相八拍混合式步进电机是一种较为常用的步进电机。这一设备具有着体积小、起动频率高和运行频率高的特点。根据柔性生产线系统的实际需要，人们可以在步进电机控制系统中应用串联型连接方式。在与PLC连接时，人们需要完成方向信号与脉冲信号的连接。

（三）条码扫描枪控制设计。条码扫描枪的解码能力是人们在PLC技术应用于柔性自动化生产技术。Cipher C1000扫码枪是一种较为常用的条码扫描设备。

（四）系统监控与组网设计。系统监控与组网设计涉及到了监控界面设计和网络通讯设计等多个方面。以单元为单位的监控体系是基于PLC技术的柔性自动化生产线系统中所常用的监控设计方式。与之相关的系统监控界面包含有网络连接模块、供料单元模块和装配单元模块等多个模块。

四、结语

基于PLC的柔性自动化生产系统具有着提升生产线工作效率的作用。上电处理，PLC扫描和出错处理等内容的优化，可以为柔性自动化生产线系统的实效性提供保障。参考文献：