基于PLC的自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廖金團(tuán)，梁增提，王莉莉，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州545036；2.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏不斷加快，對(duì)汽車的需求量日益增長(zhǎng)，這就使得對(duì)汽車工業(yè)生產(chǎn)效率的要求也不斷提高。桂林客車發(fā)展有限公司的S100電動(dòng)車輸送線，主要是焊裝S100電動(dòng)車車身，由四個(gè)焊裝工位組成，每個(gè)工位獨(dú)立操作，被焊接零件在各工位之間靠手動(dòng)傳輸。該輸送線和工裝總重約4.5噸，由兩排工人同時(shí)手動(dòng)拖動(dòng)輸送線移至下一個(gè)工位，這種生產(chǎn)方式不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且生產(chǎn)效率低，不能滿足汽車市場(chǎng)的需求。此外，該輸送線和工裝很重，周圍有很多焊槍設(shè)備，在人工推動(dòng)過程中存在一定的安全隱患。針對(duì)這種情況，本文設(shè)計(jì)了基于PLC的自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱為 PLC，與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比較，PLC擁有控制功能強(qiáng)大、體積小、耗能低、系統(tǒng)工作可靠、硬件維修方便、擴(kuò)展靈活、編程簡(jiǎn)單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)［1］，被廣泛使用在工業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化控制中，是現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線的主力軍。

1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

由于該輸送線一直處于生產(chǎn)狀態(tài)，所以本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)要與原有設(shè)備相結(jié)合。圖1是輸送線移動(dòng)軌道示意圖，其中虛線框表示可移動(dòng)的架子。架子與電機(jī)之間通過鏈條傳動(dòng)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，架子由工位頭部往尾部移動(dòng)，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，架子由尾部移動(dòng)到頭部。輸送線上的各種夾具及提升、下降氣缸在之前就已經(jīng)配備有，只要在夾具及氣缸上安裝相應(yīng)的傳感器來檢測(cè)到位信號(hào)即可。為了防止由于移動(dòng)架子速度過快而撞壞設(shè)備，在工位靠近頭和尾處分別裝有接近開關(guān)，當(dāng)移動(dòng)架子靠近接近開關(guān)時(shí)，電機(jī)制動(dòng)減速，避免沖撞設(shè)備。

系統(tǒng)的控制要求如下：

（1）當(dāng)移動(dòng)架子在輸送線頭部時(shí)，需要提升氣缸上升到位，夾具打開才可移動(dòng)到尾部，即電機(jī)可正轉(zhuǎn)。

（2）當(dāng)架子在輸送線尾部時(shí)，需要下降氣缸下降到位，中間夾具打開才可返回到工位頭部，即電機(jī)可反轉(zhuǎn)。

圖1 單個(gè)工位軌道示意圖

1.2 硬件設(shè)計(jì)

在滿足S100電動(dòng)車自動(dòng)輸送線控制要求的基礎(chǔ)上，同時(shí)兼顧成本的控制，本文選用了臺(tái)達(dá)公司型號(hào)為DVP14SS211R的PLC作為主控制器。由于整個(gè)控制系統(tǒng)的總輸入／輸出點(diǎn)數(shù)超過了14個(gè)，所以另外還增加了一個(gè)型號(hào)為DVP16SP11R的擴(kuò)展模塊。同時(shí)選用了臺(tái)達(dá)公司型號(hào)為VFD037EL43A的變頻器，來對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。PLC的I／O分配如表1所示，PLC控制系統(tǒng)的主電路如圖2所示。

表1 PLC的I／O分配表

圖2 PLC控制系統(tǒng)主電路圖

1.3 軟件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的PLC程序采用臺(tái)達(dá)PLC編程軟件WPLSoft作為編程環(huán)境。根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，PLC程序分為手動(dòng)控制程序和自動(dòng)控制程序，可通過控制面板上的手／自動(dòng)切換開關(guān)進(jìn)行切換。當(dāng)開關(guān)處于手動(dòng)位置時(shí)，則運(yùn)行手動(dòng)程序，工人可手動(dòng)操作整個(gè)控制系統(tǒng)。當(dāng)開關(guān)處于自動(dòng)位置時(shí)，工人只需操作正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕即可，整個(gè)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)按設(shè)定的程序運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的流程如圖3所示，在允許運(yùn)行的前提下，按下正／反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，如果架子是在反方向運(yùn)動(dòng)的話，則停機(jī)。如果不是則判斷架子是否在正／反轉(zhuǎn)限位處，若在則停機(jī)，若不在則繼續(xù)執(zhí)行正／反轉(zhuǎn)輸出。接著判斷架子是否移過了減速點(diǎn)，若不是則繼續(xù)以原速運(yùn)行；若是則降低電機(jī)速度，以低速運(yùn)行直至正／反限位處，制動(dòng)停機(jī)。在系統(tǒng)上電自動(dòng)運(yùn)行前，要有個(gè)初始化過程，主要是檢測(cè)變頻器是否有異常，急停按鈕是否被按下；若都沒有，則允許整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)初始化過程如圖4所示。

圖3 控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行流程圖

圖4 系統(tǒng)初始化過程

2 結(jié)束語

本文根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，在沒有改變?cè)猩a(chǎn)線的情況下，為原來的輸送線設(shè)計(jì)了自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)。選用PLC作為主控制器，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，本控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，企業(yè)應(yīng)用后反饋良好，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了工人勞動(dòng)安全性，同時(shí)也提高了整條線的生產(chǎn)效率［2］。