談自動(dòng)化生產(chǎn)線自動(dòng)上料站的PLC控制

　　1前言

　　我校自主研發(fā)的自動(dòng)化生產(chǎn)線是一套基于PLC控制的教學(xué)系統(tǒng),也是一套模塊化的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。它集電氣控制、PLC應(yīng)用、傳感器和氣動(dòng)等多種技術(shù)于一體,由自動(dòng)上料、傳輸檢測(cè)、真空分揀、顏色分揀、位置調(diào)整、配件供給和裝配下料等七個(gè)工作站組成。自動(dòng)上料站的功能是為其它工作站提供工件。工件由氣動(dòng)機(jī)械手抓取,經(jīng)平移,升降,擺動(dòng)等動(dòng)作,放到輸送帶上,然后回歸原位。

　　2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)上料模塊是整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的起始單元,主要由工件裝料管和推出裝置、支架、閥組、端子排組件、PLC、按鈕、走線槽及底板等組成。主要功能是將放置在料倉(cāng)中的工件自動(dòng)推到物料盤上,以便使輸送單元的機(jī)械手將其抓取并輸送。具有手動(dòng)、自動(dòng)兩種操作方式。在操作前應(yīng)確保上料盤有料。

　　2.1動(dòng)作過(guò)程

　　上料單元主體是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的料盤,料盤上設(shè)置兩個(gè)管形料倉(cāng)。在料盤口對(duì)應(yīng)上料的位置安裝了一個(gè)漫反射光電開(kāi)關(guān),功能是檢測(cè)料盤口中有無(wú)儲(chǔ)料。當(dāng)工件到達(dá)料盤口時(shí),光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有工件存在,便向系統(tǒng)提供本單元物料盤有工件的信號(hào)。在輸送單元的控制程序中,就可以利用該信號(hào)狀態(tài)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置來(lái)抓取此工件,送到傳輸帶上。料倉(cāng)中的工件在重力的作用下,自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件,為下一次抓取工件做好準(zhǔn)備。若當(dāng)前料盤口中無(wú)工件,料盤將在程序控制下轉(zhuǎn)動(dòng)到料盤口中繼續(xù)檢測(cè)。直到兩個(gè)料盤口均無(wú)工件,料盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　2.2氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)

　　氣動(dòng)控制回路是本工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu),由氣動(dòng)機(jī)械手和上料轉(zhuǎn)盤組成,完成上料和取料。機(jī)械手在結(jié)構(gòu)上由兩個(gè)直線氣缸、一個(gè)擺動(dòng)氣缸和氣爪組成。歸位狀態(tài)為:氣爪閉,平移缸退,升降缸落,擺缸0°。一個(gè)工作循環(huán):氣爪閉→氣爪開(kāi)→升降缸升→平移缸進(jìn)→氣爪閉→平移缸退→擺缸180°→平移缸進(jìn)→升降缸落→氣爪開(kāi)→平移缸退→升降缸升→擺缸0°。機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)手臂平移、升降、擺動(dòng)和氣爪的抓取動(dòng)作,由安裝在氣缸上的磁性接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)各氣缸的極限位置,進(jìn)而通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)位置控制。5個(gè)二位五通的雙電控電磁閥集中安裝在匯流板上,控制機(jī)械手的手臂進(jìn)行平移、升降和擺動(dòng)控制及上料盤的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。

　　2.3PLC控制

　　在上料單元中,檢測(cè)氣缸位置的磁性開(kāi)關(guān)、檢測(cè)料盤口有無(wú)工件的光電開(kāi)關(guān)、傳輸帶擁堵檢測(cè)傳感器和控制按鈕,PLC共需14個(gè)輸入端子接收外界信號(hào)。電磁閥控制的輸出動(dòng)作、故障信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)共需13個(gè)輸出端子。選用西門子S7-300主單元,可以和從站之間交換信息。其I/0接線原理如圖1所示。

　　3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)法和順序控制法兩種。順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的步,用編程元件(例如存儲(chǔ)器位M)來(lái)代表,在任何一步內(nèi)各輸出量的狀態(tài)不變。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件,它可以是外部的輸入信號(hào),如按鈕、限位開(kāi)關(guān)的通斷等。也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào),如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的觸點(diǎn)信號(hào)。