基于自動(dòng)供料系統(tǒng)順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)

錢巍

摘要：自動(dòng)化生產(chǎn)線是一種能對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的機(jī)器體系，包括自動(dòng)加工、檢測(cè)、裝卸、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。自動(dòng)供料系統(tǒng)作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的起始環(huán)節(jié)，其能否正常運(yùn)行對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響很大。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)要求較高。在自動(dòng)供料系統(tǒng)中使用PLC控制，系統(tǒng)有了極高的靈活性、準(zhǔn)確性且運(yùn)行可靠性顯著提高。本文基于PLC設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)供料單元系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的供料，并且能夠在上料運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)督和控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自動(dòng)供料運(yùn)行效果良好。設(shè)計(jì)可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，提高系統(tǒng)可靠性和工作效率。

關(guān)鍵詞：PLC;自動(dòng)供料;程序設(shè)計(jì)

0 ?引言

自動(dòng)化生產(chǎn)線作為工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行自動(dòng)控制的重要設(shè)備體系，綜合了傳感技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)[1]。自動(dòng)供料系統(tǒng)作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的起始環(huán)節(jié)，在高爐上料、電子產(chǎn)品生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2-4]。傳統(tǒng)的自動(dòng)供料系統(tǒng)采用繼電器控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)過(guò)程繁雜容易出錯(cuò)，并且運(yùn)行過(guò)程中人工上料效率偏低且時(shí)常發(fā)生元器件失效等情況。由于PLC在自動(dòng)控制工程中具有響應(yīng)速度快、功能豐富、運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單易操作等優(yōu)勢(shì)[5]，本文采用西門子S7-200 CPU 222CN 型PLC，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)供料控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可以滿足整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化控制要求，減少人員操作，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)效率。

1 ?自動(dòng)供料系統(tǒng)控制要求

自動(dòng)生產(chǎn)線自動(dòng)供料系統(tǒng)如圖1所示，其工作過(guò)程如下：

①需要加工的工件垂直疊放在料倉(cāng)中，料倉(cāng)的底層安裝有推料缸。在自動(dòng)連續(xù)控制模式下，在料倉(cāng)中有工件，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都在初始位置情況下，當(dāng)料倉(cāng)底層有物料、落料支撐板處有無(wú)物料時(shí)，供料單元執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，頂料氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件，推出氣缸將把存放在料倉(cāng)中的工件推出到擋料板。在推料氣缸返回后，頂料氣缸返回，料倉(cāng)中的工件下移。只要料倉(cāng)中有工件，落料支撐板處工件被取走，此工作就繼續(xù)。

②在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)料倉(cāng)底層無(wú)物料或者落料支撐板處有物料時(shí)，停止運(yùn)行;供料單元應(yīng)該在完成當(dāng)前的工作循環(huán)后停止運(yùn)行，并且各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該回到初始狀態(tài)。

2 ?PLC的I/O地址分配及外部接線圖

通過(guò)分析控制過(guò)程，3個(gè)光電傳感器信號(hào)（料倉(cāng)供料不足檢測(cè)、料倉(cāng)底層有無(wú)物料有無(wú)工件檢測(cè)、落料支撐板處物料檢測(cè)）和4個(gè)磁性開(kāi)關(guān)信號(hào)（頂料到位、頂料復(fù)位、推料到位、推料復(fù)位）作為輸入點(diǎn)，輸出動(dòng)作有頂料、推料。采用西門子S7-200 CPU 222CN 型PLC，完成對(duì)輸入、輸出點(diǎn)的控制。根據(jù)輸入輸出，編制I/O地址分配表，如表1所示。根據(jù)I/O地址分配表，PLC外部接線圖如圖2所示。

3 ?順序功能圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)供料系統(tǒng)的控制流程，控制過(guò)程具有明顯的先后順序，包括初始步，我們可以將整個(gè)過(guò)程劃分為5步，分別用S0.0～S0.4代表各步;各步之間的轉(zhuǎn)換條件依次為I0.5·I0.6、I0.2、I0.3、I0.1、I0.0。對(duì)應(yīng)的動(dòng)作有Q0.0、Q0.1。利用開(kāi)機(jī)接通一個(gè)掃描周期的SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動(dòng)步。根據(jù)以上分析，繪制順序功能圖如圖3所示。根據(jù)順序功能圖，利用SCR指令的方法[6]編寫該控制的梯形圖程序，如圖4所示。在SCR段中用SM0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)該步中為ON的輸出點(diǎn)的線圈，利用轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)（或者電路）來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換到后續(xù)步的SCRT指令。

4 ?程序調(diào)試

該控制過(guò)程的軟件設(shè)計(jì)以及硬件連接完成后，全面檢查程序是否有誤，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否發(fā)生沖突。檢查無(wú)誤后下載運(yùn)行程序。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，程序編寫無(wú)誤，運(yùn)行效果良好，可以滿足控制要求。

基于PLC進(jìn)行自動(dòng)供料系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易被接受，易于掌握，不僅避免了傳統(tǒng)的繼電器控制電路設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)要求高的問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和控制過(guò)程的可靠性也得到顯著提高。該設(shè)計(jì)可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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[6]廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020.