摘 要：當(dāng)前我國正處在全面改革的深化階段，在諸多的領(lǐng)域發(fā)展過程中都有著很大的變化，其中的自動(dòng)生產(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動(dòng)化的重要機(jī)器體系，是采用能夠自動(dòng)加工和檢測等為一體的機(jī)器設(shè)備所組成的生產(chǎn)線對(duì)產(chǎn)生生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。基于此，文章主要就自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成以及基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)各個(gè)單元的狀況詳細(xì)化探究，希望此次理論研究對(duì)實(shí)際操作起到一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)生產(chǎn)線；PLC；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

引言

自動(dòng)生產(chǎn)線是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的機(jī)器體系，自動(dòng)生產(chǎn)線主要是在流水線基礎(chǔ)上進(jìn)行逐漸發(fā)展起來的，其要求線體上的各種機(jī)械加工裝置能夠自動(dòng)完成預(yù)定工序來達(dá)到其要。為能順利達(dá)到這一目標(biāo)就要采用自動(dòng)輸送以及其他的輔助裝置結(jié)合工藝的順序?qū)⒉煌瑱C(jī)械加工裝置組成整體，這樣對(duì)生產(chǎn)的效率提升就有著很大的促進(jìn)作用。

1 自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成及PLC基礎(chǔ)上控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成分析

我國的科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，在PLC性能方面也有著很大的提升，其在實(shí)際發(fā)展過程中控制規(guī)模得到了擴(kuò)大，并且在所組成的模塊方面也有著增多，開放性以及互操作性也得到了很大程度的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)的能力方面以及PLC的功能方面都有著缺額增強(qiáng)。從自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)成要素方面來看，其主要是通過加工單元以及供料單元和輸送單元等組成，在這其中的每個(gè)工作單元都能夠成為獨(dú)立系統(tǒng)[1]。其中的輸送單元以及裝配單元是通過機(jī)械手裝置，而輸送單元?jiǎng)t是通過電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所采用的是多種類型傳感器，同時(shí)分別是用于對(duì)物體運(yùn)動(dòng)位置以及材質(zhì)等的判斷，在實(shí)際的控制方面是采取的互連分布式控制方式。

1.2 PLC基礎(chǔ)上的自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

對(duì)基于PLC的自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要能按照相應(yīng)的方案進(jìn)行，首先在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方面，通過計(jì)算機(jī)對(duì)常規(guī)模擬控制器的替代使其成為控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分，主要是以自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合為基礎(chǔ)的。其能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)控制方法難以實(shí)現(xiàn)的更為復(fù)雜的控制規(guī)律，并能有效避免模擬電路實(shí)現(xiàn)的困境。在進(jìn)行采樣時(shí)刻主要是將實(shí)測信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式時(shí)刻，而被控對(duì)象則是指所要控制的設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中包含有典型數(shù)字控制系統(tǒng)，采樣控制系統(tǒng)方面不僅有連續(xù)信號(hào)，同時(shí)也有采樣信號(hào)以及不同信號(hào)混合在一起[2]。

自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)硬件方面的控制器，主要由機(jī)架部分以及以太網(wǎng)等所構(gòu)成，被控額對(duì)象主要是氣動(dòng)自動(dòng)化流水生產(chǎn)線系統(tǒng)，以此來完成對(duì)現(xiàn)實(shí)自動(dòng)生產(chǎn)流水線的縮小化全方位模擬。在整個(gè)系統(tǒng)方面是通過工作平臺(tái)以及過程單元等構(gòu)成，在工作平臺(tái)上提供了公共信號(hào)端子以及接口，這一平臺(tái)還配備了電源操作箱來用于交流電源介入及總電源開關(guān)的操作，在控制裝置作用下對(duì)時(shí)空復(fù)用實(shí)施了最優(yōu)化的處理。被控對(duì)象的物料是通過供料單元開始，經(jīng)過了加工單元將其成為半成品，然后在存放單元完成整套任務(wù)。

另外在信號(hào)的采集環(huán)節(jié)，對(duì)氣動(dòng)自動(dòng)流水線系統(tǒng)的采集信號(hào)要進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中輸入信號(hào)的采集硬件有光微開關(guān)盒色標(biāo)傳感器等，而在供料單元?jiǎng)t主要有三個(gè)輸入信號(hào)，加工單元?jiǎng)t有七個(gè)輸入信號(hào)，裝配單元有七個(gè)輸入信號(hào)，存放單元有三個(gè)輸入信號(hào)。在I/O口的規(guī)劃過程中，為能夠使得其設(shè)計(jì)和實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合，主要采用Flex I/O模塊，這是一個(gè)應(yīng)用于分布式場合的靈活、價(jià)格低廉的模塊式系統(tǒng)，其在提供的大框架式I/O方面的功能較為完備。

對(duì)氣動(dòng)生產(chǎn)線的軟件設(shè)計(jì)過程中，總體的設(shè)計(jì)過程如下圖，主要是通過幾個(gè)重要的軟件所組成，也就是通信驅(qū)動(dòng)以及組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和編寫梯形圖、機(jī)界面設(shè)計(jì)。

其中的通信驅(qū)動(dòng)主要的功能就是對(duì)現(xiàn)場設(shè)備和計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行構(gòu)建，其主要是位于整個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)最底層，是真正的三十二位應(yīng)用程序，能夠?yàn)镻LC產(chǎn)品以及其他在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)通信驅(qū)動(dòng)以及接口。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方面對(duì)NctLinx網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建進(jìn)行構(gòu)建過程中，要對(duì)成本問題進(jìn)行考慮，軟件配置上可采取RSNetWorx for Control Net，其能夠提供圖形用戶界面并將其用于在線配置以及離線配置，并能夠通過溝通邏輯來控制以及過程控制系統(tǒng)[3]。對(duì)程序的設(shè)計(jì)過程中，RSLogix5O00編程軟件工作環(huán)境下自帶主程序，倘若有需要編寫子程序的也要能構(gòu)建新的任務(wù)以及子程序例程和相關(guān)設(shè)置。

2 基于PLC的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)各單元分析

PLC基礎(chǔ)上的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的各個(gè)單元方面要能夠保障其完整性，其中在輸送單元是自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)比較重要的工作單元，其所要完成的任務(wù)就是抓取機(jī)械手裝置的精確定位到指定單元物料臺(tái)。之后在物料臺(tái)上進(jìn)行獲取文件并將其輸送到指定地點(diǎn)，這一單元在PPI網(wǎng)的系統(tǒng)當(dāng)中擔(dān)任著主站角色，其主要是接收來自按鈕模塊系統(tǒng)的主令信號(hào)并對(duì)站的狀態(tài)信息進(jìn)行讀取，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)目的。從其需要完成的任務(wù)方面主要就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制以及抓取機(jī)械手裝置控制和步進(jìn)電機(jī)定位的控制。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還采取光電來接近開關(guān)，而在步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)組件方面，步進(jìn)電機(jī)是通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定在滑動(dòng)溜板上的抓取機(jī)械手裝置作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)[4]。

供料單元方面是自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)當(dāng)中的起始工作單元，并在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中起著向系統(tǒng)中其它單元提供原料的重要作用。從具體的功能方面來看主要就是要能依照著實(shí)際需求把放置在料倉當(dāng)中待加工工件自動(dòng)的推出到物料臺(tái)這樣就比較便于傳送單元機(jī)械手的抓取。在供料單元的PLC控制方面，傳感器信號(hào)占有七個(gè)輸入點(diǎn)并留出一個(gè)點(diǎn)提供給啟停按鈕作為本地的主令信號(hào)。供料單元的本地控制以及網(wǎng)絡(luò)控制方面，本地控制主要是通過一個(gè)按鈕產(chǎn)生啟停信號(hào)程序，而網(wǎng)絡(luò)控制則是按照主站單元發(fā)送進(jìn)行的控制。

另外就是加工單元，在這一加工單元的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，物料臺(tái)和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)是加工單元的主要構(gòu)成部分，滑動(dòng)物料臺(tái)主要是在系統(tǒng)正常工作后初始狀態(tài)在輸送機(jī)構(gòu)將物料送到物料臺(tái)上之后，物料檢測傳感器對(duì)工件進(jìn)行檢測，PLC在通信網(wǎng)絡(luò)作用下將加工完成的信號(hào)回饋給系統(tǒng)來協(xié)調(diào)控制[5]。對(duì)加工單元的PLC控制方面，其I/O分配以及電路的設(shè)計(jì)上，加工單元編程要點(diǎn)就是在自動(dòng)生產(chǎn)線的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)加工單元過程中提供啟停按鈕及急停按鈕，采用的是順序控制，另一加工子程序則主要是完成加工工藝的控制功能。

3 結(jié)束語

總而言之，當(dāng)前隨著我國的科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步發(fā)展，對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建將會(huì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，此次的理論研究主要簡要對(duì)這一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，由于篇幅的限制沒有進(jìn)一步深化探究。在今后的研究過程中可以在諸多方面進(jìn)行優(yōu)化處理，例如在控制算法的改進(jìn)方面以及數(shù)學(xué)模型方面的改進(jìn)等，都能對(duì)這一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)化起到重要促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉國強(qiáng)（1993-），男，安徽省明光市人，工作單位：河海大學(xué)文天學(xué)院，職務(wù)：學(xué)生，研究方向：PLC。