自动生产线工作站站内控制系统设计

２００４．
【２Ｊ霍爱清．基于８９Ｃ５ｌ单片机的远程数据采集系统的设计 ２００１，１８（６）：１０－１２．
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模块实现的，同时，检测气缸、固定架、支架、 磁感应式接近开关等组成该系统。当气缸杆在检测 工件的时候能够下降到位，这样就说明了孔深度 加工合格，反之则认为不合格。气缸的位置是通过 安装在气缸两端的磁感应式接近开关来判断的。 ２．４模块四（安装站） １）安装站动作过程 模块开始工作，选择要安装工件的料仓，将 工件从料仓中推出，被加工工件通过真空吸盘吸 住，再加之摆动气缸动作，将工件配件黑自子传 送到下一站（安装搬运站），摆动气缸返回。 ２）控制系统硬件构成 输入元件：手动／自动切换开关、上电按钮、 复位按钮、急停按钮、单站／联网切换、磁性开 关（上下、左右、前后限位）。 输出元件：推料电磁阀、抽真空电磁阀、真 空吸盘释放电磁阀、上升电磁阀、下降电磁阀、 左移电磁阀、右移电磁阀。 ２．５模块五（安装搬运站） １）安装搬运站动作过程 当第四站完成动作，安装搬运站开始工作， 先根据第三站的信号来辨别工件是否合格，利用 摆臂机械手，将合格的产品送入安装工位进行安 装加工，不合格的产品放到废品箱里。 ２）控制系统硬件构成 输入元件：手动／自动切换开关、上电按钮、 复位按钮、急停按钮、单站／联网切换、磁性开 关（上下、左右、前后限位）。 输出元件：上升下降电磁阀、左移电磁阀、 右移电磁阀、机械手左移电磁阀、机械手右移电 磁阀。 ２．６模块六（分类站） １）分类站动作过程 安装好的工件由运转的皮带上按颜色不同送
鱼！兰生！翌竺
自动生产线工作站站内控制系统设计
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ
ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｓ
ｓｔａｔｉｏｎ
叶钢
ＹＥ Ｇａｎｇ
（丽水职业技术学院，丽水３２３０００） 摘要：本文建立了有６个由ＰＬＣ控制的站点构成的自动化模拟生产线，生产线中的工件的检测、加 工以及安装和搬运之间系统控制设计进行探讨，通过ＭＣＳ～５１单片机代替ＰＬＣ来进行现场控 制，同时，自动线各模块之间的信号传递通过ＣＡＮ总线进行，较好实现了在线测控功能。 关键词：自动生产线；单片机控制；控制系统；ＣＡＮ总线 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９—０１ ３４（２０１ ２）０９（上）～０１
５２一０２
Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ２．９（上）．５０
０引言
此自动化模拟生产线，共有６个由ＰＬＣ控制 的站点构成。对于此自动化模拟生产线来说，其 中包括传感技术、ＰＬＣ控制技术、气动技术等等 方面，综合了机、电、控制于一体的综合性控制， 是种较为先进的加工生产制造系统Ｕ，２］ｏ对于工件 类别的检测、加工、搬运、安装和分类来说，主 要通过系统的六个模块进行完成，包括上料检测 站、搬运站、加工检测站、安装站、安装搬运站 和分类站等等。气动执行机构还完成各个单元的 执行机构，另外，还可以通过安装在上面的传感 器的信号来判断执行机构的运动位置。随着ＣＡＮ 总线技术的广泛应用，ＣＡＮ总线与单片机结合应 用于自动控制系统已成为自动控制领域中的又一 个热点【３Ｊ，本人采用了ＭＣＳ一５１单片机代替ＰＬＣ 来进行现场控制，自动线各模块之间的信号传递 通过ＣＡＮ总线进行，建立起了以工业现场控制为 对象的单片机生产线控制网络系统，实现了实时 在线测控。
２站内控制系统的软硬件设计
２．１模块一（上料检测站） １）上料检测站的动作过程 上料检测站是自动生产线的起始工作站，向 系统中的其他工作站提供原料和工件颜色的信息。 回转上料台将工件依次送到检测工位，提升装置 将工件提升并检测工件颜色是白色还是黑色，并 向后站发出“颜色”的信息。之后，提升装置下降 到位停止。 ２）控制系统硬件构成 控制器：单片机Ａｔ８９ｃ５１ 输入元件：手动／自动切换开关、上电按钮、 复位按钮、急停按钮、单站／联网切换、光电开 关（颜色检测）、电感式接近开关（测回转工作台 位置检测）、磁性开关（提升到位检测） 输出元件：回转工作台电机、提升电磁阀输
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到各个不同的仓库按工件类型分类，将工件推入 库房，并统计不同类型工件的数量。 ２）控制系统硬件构成 分类站控制系统硬件构成见图３．１２。 输入元件：手动／自动切换开关、上电按钮、 复位按钮、急停按钮、单站／联网切换、磁性开 关（上下、左右、前后限位）。 输出元件：上升下降电磁阀、左移电磁阀、 右移电磁阀、机械手左移电磁阀、机械手右移电 磁阀。 ２．７站间通信 通讯肯定要在各站连成一模拟生产线后实施， 比如加工产品的相关数据，包括工件颜色、装配 信息、废品信息等进行传输，同时保证系统的安 全可靠运行。前站给出系统中各站开始工作的运 行信号。所以说，通过启动按钮启动工作的往往 只有第一站（上料检测站）。
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万方数据
参考文献：
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【４】高金峰．带通讯接口的电子称重系统．ｔ９９８．
【５］赵茂泰．智能仪器原理及应用（第２版）．电子工业出版社
２．３模块三（加工站） １）加工站的动作过程 产品在工件加工台上进行钻孔工序。在旋转 工作台上有４个工位，用于存放工件，在每个工 位的下面都有一个圆孔，用于光电传感器对工件 的识别。加工过程一开始，．在第一工位上检测到 有工件，则工作台开始旋转，到达加工工位（第二 工位）时，对工件进行钻孔加工。加工完毕，工作 台重新旋转到达第三工位时，对钻孔的深度进行 检测，判断是正品还是次品；检测完毕，工作台 又重新旋转到达第四工位时停止。 ２）控制系统硬件构成 输入元件（１４路）：手动／自动切换开关、上 电按钮、复位按钮、急停按钮、单站／联网切换、 电感式接近开关（１）、光电开关（１）、磁性开关（６）、 电容传感器（１）。 输出元件（５路）：伸缩电磁阀、传感器升降电 磁阀、电机升降电磁阀、钻孔电机、工作台电机。 由于总线扩展引起并行口不够用，需扩展 ８２５５一片。 对于直流电机驱动的旋转台来说，工作台动 力传递是通过一对齿轮减速，检测工作台的转动 位置则是利用电感式传感器，这样比较便于定位 控制。４个金属的定位凸块与工作台的４个工位相 互对应，同时相对固定各凸块与工作台。在这样 情况下，感式接近开关动作。会在凸块接近电感 式接近开关情况下，同时信号“１”进行输出，工 作台是否转到了工位也可以用该信号判断。 在加工单元的底板上固定光电传感器，当工 作台在第一个工位的下方情况下，并且转到第一 个工位，光电传感器发出的光线将直接穿过工作 台在各个工位处的圆孔，不会被遮挡，这样光电 传感器就没有反射光线，对于光电传感器的输出 信号为“０”。但是当孔被工位上放上工件挡住， 此时反射给光电传感器后，就会输出信号“１”。 是否有工件放到了第一个工位上就可以通过光电 传感器信号的变化来进行判断。 钻孔加工模块完成对工件钻孔操作，加工工 件时，工件由夹紧缸夹紧，钻头由直流电机驱动， 钻头进给由钻孔气缸完成，其两个运动极限位置 通过两端的磁感应式接近开关检测。 钻孑Ｌ／Ｊｕ工结果的模拟检测过程是通过检测子
对于在生产线上的工件来说，一站到另一站 的物流加工方式分析如下。大工件按顺序排好在 上料检测站进行提升传递，然后工件从料检测站 搬至加工站则是搬运站的功能，大工件加工并检 测被加工的工件则是加工站的功能，同时通知下 一站相关的生成的成品或废品信息，成品送至安 装工位则是安装搬运站功能，然后，小工件在安 装站装入大工件中。最后，安装好的工件通过安 装搬运站送至分类站，工件按类型在分类站的作 用下送入相应的料仓，同时并对于工件数量和总 量进行记录。当加工站有废品产生时，废品通过 安装搬运站直接送入废品收料站。
收稿日啊：２０１２－０７－２７
作者简介：叶钢（１９７８一），男，浙江遂昌人，本科，研究方向为单片机和嵌入式。
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入／输出接口模块均设计光耦隔离电路，以提高 抗干扰能力。 漫射式光电接近开关实现本站检测工件颜色。 主要原理就是利用光照射到被测物体上后反射回 来的光线，通过同一侧位置的光发射器与光接收 器布置，使之成为一体化结构。检测光在工作的 时候始终通过光发射器，而当没有物体在开关的 前方一定距离内的情况下，接收器不会收到反射 光，这样接近开关就不会动作而处于常态。当物 体出现在在接近开关的前方一定距离情况下，有 足够强度的光反射回来，这样就能够使接近开关 动作而改变输出的状态，这当然是在接收器接收 到足够的漫射光情况下。所有频率的光可以通过 白色物体全部反射回来，这样就能够使得接近开 关动作；而所有频率的光都被黑色物质所吸收， 这样就使得漫射式光电接近开关检测到，致使接 近开关不动作。 电感式接近开关传感器用于判断工作台位置， 是否回转到位。工作台下面安装有一定位凸块， 开关会在凸块接近电感式接近开关的情况下进行 动作，同时进行信号“１”输出，这样工作台是否 到位就可以通过信号来判断。 磁性开关用于判断提升装置是否提升到位。在 气缸的活塞上安装上磁性物质，一个磁感应式接近 开关则安装在气缸缸筒外面的两端位置，这样气缸 运动的极限位置就可以通过该信号而进行判断。 ２．２模块二（搬运站） １）搬运站的动作过程 机械手将工件从前一站搬走，搬运到下一站。 ２）控制系统硬件构成 （１）基于ＡＴ８９Ｃ５２的微处理器模块的设计 本控制系统中各站均采用美国Ａｔｍｅｌ公司的 ＡＴ８９Ｃ５２单片机作为微处理器芯片，由于各站通 信电路单片机与ＣＡＮ控制器的连接需通过总线方 式，因此应采用外部总线扩展的设计方法。而由 总线扩展引起的并行口不够用的问题，则通过扩 展８２５５芯片解决。 （２）输入／输出模块的设计 搬运站共有７路输出，１３路输入。输入输出 模块均设计光耦隔离电路，以提高抗干扰能力。 （３）按钮及检测传感器的输入信号经光耦隔离 电路送入单片机，单片机的输出信号由光耦驱动继 电器，经继电器触点接通或断开各个气动电磁阀。