plc自动控制论文自动化控制论文

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基于 PLC 的自动控制分捡系统的设计

摘要设计一套基于 PLC 控制的柔性生产线自动分捡系统,该系统的功能是提取从流水线传送带上送过来的工件,检测工件的类型,并进行分类,最后将其推放到对应的工件滑槽里。就其设计思想、工作原理、控制方案、程序设计等要点进行阐述。关键词 PLC;柔性生产线;分捡系统随着社会对产品多样化、低制造成本以及短制造周期等需求日趋迫切,柔性制造系统(FMS,Flexible Manufacturing System)发展颇为迅速。FMS 是由加工系统、物料系统和计算机控制系统组成的,并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。本文设计的基于 PLC 控制的自动分捡系统, 根据工件的颜色和材质在线检测,快速分类,提高分检效率。 1 系统组成与功能分析本设计的工件分为三种,第一种为红色红色工件,第二种为黑色塑料工件, 第三种为银色金属工件,设计基于 PLC 控制的自动分捡系统结构原理如图 1 所示。图 1 分检系统组成框图气动提取部件主要是由提取工件的气动机械手、直线驱动单元、光电传感器、电磁接近传感器等组成。当工件由流水线传送带将传送过来,光电传感器检测到有工件后,机械手将其抓住实现提取动作,直线驱动单元带动机械手进行直线运动实现运送动作,将工件运送到检测单元。

检测与分检部件主要由分检动作执行元件、传送带、工件分类堆放滑槽和各种检测传感器等组成。当气动提取部件将工件传送到检测部件的传送带上, 光电传感器检测到有工件,便启动传送带和第一个执行挡杆将工件挡住检测位置,该位置安装两个传感器,即电感式传感器和漫反射传感器,其中电感式传感器检测工件是否为金属,漫反射传感器传感器检测工件是否为黑色,检测完毕判断出工件为哪类工件时,相应的执行元件带动挡杆旋转挡在相应的工件分类位置,实现分类堆放,最后拨板复位,传送部分停止运动,完成分检,如图 2 所示。图 2 分检系统装配图 2 控制系统硬件设计分捡系统的控制框图如图 3 所示,硬件主要由S7-300 型 PLC 微机控制器与各传感器、电机的接口电路等组成。图 3 分捡系统的控制框图 2.1PLC 控制系统的工作要求要求 PLC 控制系统能够控制工件的提取、检测与分检等动作。其工作流程为。流水线传送带上工件到位→气动提取部件→检测气动机械手位置→检测气动机械手状态→机械手下降抓取工件→机械手沿直线驱动单元移动→检测工件送到分检传送带→机械手下降松开→机械手上升→机械手返回→启动分检传送带→检测工件类型→检测相应执行挡杆状态→相应执行挡杆伸出→相应执行挡杆缩回→检测工件分检到位。

2.2 核心器件

Simatic S7-300 是一种模块式的结构, 主要由机架、 CPU 模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信模块、电源模块和编程设备组成,各种模块安装在机架上,系统构成和扩展都十分方便。根据整个系统的要求,控制模块选用:CPU-313C 2DP,I/O 模块选用:CP 342-2。

2.3 传感器选用传感器是一种具有检测某种变量并把检测结果传送出去的功能器件,在本系统中主要用来检测工件是否到位、工件类型和行程控制等。 3 控制系统软件设计由于自动分检系统的工作过程是顺序动作,所以控制程序采用步进顺控指令编程。控制程序包括初始化程序、复位程序和自动运行程序。自动运行方式起动时系统必须处在原位,即提取部件、分检部件均处原位。系统起动后连续重复运行,直到按下“停”按钮或报警时,系统运行至原位后停机。 4 结束语柔性生产线自动分捡系统采用的是并行控制、模块化设计思想,无论是机械装置,还是控制系统设计,都具有良好的可扩展性、高度的柔性和灵活性。其不仅适用于少数品种物品的分检,也可拓展到多种物品的分检;不仅适用于成品的分检,也适用于零部件的分散输送。该系统已成功地运用于机电工程实验室柔性生产线上。结果表示性,能稳定,效果良好,完全适用于 FMS 柔性生产线的工件自动分检,使柔性生产线的效率大幅

度提高,具有一定的推广应用价值。参考文献 [1]李卫京.面向二十一世纪的柔性制造系统.机械工程与自动化,2004,3:83-86.

[2]郭聚东,钱惠芬.柔性制造系统的优势及发展趋势.轻工机械,2004,4:4-5. [3]唐晓红.PLC 在微细圆棒料自动分检系统中的应用.煤矿机械,2006,27(2):273-274. [4]鲁远栋.PLC 机电控制系统应用设计技术.北京:电子工业出版社,2006,4.

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