1.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景與意義

    當(dāng)今世界的各行各業(yè)，無論是大型綜合性企業(yè)，還是小型的私企，都強(qiáng)烈需求高度自動(dòng)化的生產(chǎn)流水線，用以提高生產(chǎn)效率，來創(chuàng)造更高的生產(chǎn)價(jià)值。如何提高生產(chǎn)效率成為所有從事生產(chǎn)的人們的共同問題。而PLC 控制技術(shù)作為一種高度自動(dòng)化的過程控制技術(shù)，在生產(chǎn)線系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提升則使得整個(gè)工控行業(yè)越來越多的開始思考如何利用自動(dòng)化的生產(chǎn)系統(tǒng)來裝備自己、提升整企業(yè)的生產(chǎn)水平，通過提高整個(gè)生產(chǎn)水平來轉(zhuǎn)化成為盈利，從而創(chuàng)造源源不斷的經(jīng)濟(jì)效益。

    PLC 作為現(xiàn)在工控界的寵兒，首當(dāng)其沖成為生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的必選。我國工控業(yè)許多方面都應(yīng)用了PLC 控制技術(shù)，然而，我國的PLC產(chǎn)業(yè)尚屬于發(fā)展階段，許多方面還不夠完善，不能夠很好的為我國工業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。所以我們更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，不斷的完善和創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)我國工控行業(yè)的大發(fā)展。

2.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性分析

    在工業(yè)領(lǐng)域中，控制系統(tǒng)是整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)核心，而工控系統(tǒng)性能高低的主要因素是控制器的選擇，而當(dāng)今工控行業(yè)用的最多的還是可編程控制器（PLC），PLC 是一種可編程的存儲(chǔ)器，用于內(nèi)部存儲(chǔ)程序和執(zhí)行邏輯去處、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的控制指令，并且通過數(shù)字或模擬式輸入或輸出控制各程不同機(jī)械協(xié)同操作或者生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。PLC 的設(shè)計(jì)主要是能將控制命令圖像化，在我們進(jìn)行程序編寫時(shí)能夠很簡單便捷地看懂電路控制圖紙，能夠很簡單地修改或更正控制電路不良，通過其軟件在線狀態(tài)時(shí)信號(hào)通過線路時(shí)其帶電狀態(tài)來檢測(cè)其控制的準(zhǔn)確性與實(shí)際操作性。工業(yè)控制的優(yōu)良的判定應(yīng)該有以下幾個(gè)參數(shù)的存在，實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、協(xié)同性和安全性。而在對(duì)PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)利用時(shí)我們可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行可行性分析：

    一是在性能層面上的?；ハ啾容^來說，西門子系列的PLC 在性能上具有無可置疑的優(yōu)勢(shì)，無論是可操作性還是穩(wěn)定性上，但其高昂的價(jià)格也令人望而卻步。故而較次之的三菱系列PLC 成為國內(nèi)比較大眾化的選擇。為了控制成本，提高性價(jià)比，國內(nèi)生產(chǎn)的PLC 也得到越來越廣泛的應(yīng)用，如信捷、臺(tái)達(dá)系列的PLC，其性能雖然比不上那些西門子、三菱，但在大部分不是要求十分精確嚴(yán)格的生產(chǎn)中還是能完全勝任。

    二是要看該生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個(gè)時(shí)不時(shí)出現(xiàn)故障的生產(chǎn)系統(tǒng)是不可能符合當(dāng)代快節(jié)奏的生產(chǎn)要求。工業(yè)控制中PLC 控制技術(shù)主要是一種過程控制技術(shù)，它不同于單片機(jī)控制與ARM 嵌入式的控制，PLC 控制技術(shù)能夠在沒有生產(chǎn)前就能提前通過設(shè)計(jì)電路去判定設(shè)計(jì)的過程電氣邏輯狀況，電路各個(gè)電氣元件間的邏輯正確才是控制的主要條件。在工業(yè)PLC 控制中，各種信號(hào)燈的狀態(tài)就能很實(shí)時(shí)的反映出機(jī)器運(yùn)行的具體狀況。在我們大型的工業(yè)控制技術(shù)中，由于控制信號(hào)比較復(fù)雜，在邏輯上有時(shí)存在競爭的這種狀況，我們可以采用分塊操控的技術(shù)進(jìn)行改善，在分塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要分清主次順序去進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。PLC 應(yīng)用于工控系統(tǒng)應(yīng)該著眼于電氣控制方面，在主要控制電氣箱內(nèi)我們必須加上反饋回路來保護(hù)電氣電路能夠正常工作。在設(shè)計(jì)中也要采取控制信號(hào)來模擬單片機(jī)中的中斷的概念要設(shè)計(jì)保護(hù)電路，在發(fā)生電路故障時(shí)能及時(shí)地停止其它工作來執(zhí)行停電保護(hù)的措施。三是系統(tǒng)的可操作性。生產(chǎn)系統(tǒng)完成一系列生產(chǎn)流程，其操作過程越簡潔越好。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，功能的分類與集成必須高度和諧統(tǒng)一，不存在操作的死角與重合。各種系列的PLC 一般都自帶相應(yīng)的編程軟件，編程思想也大同小異。所以最后系統(tǒng)的可操作性就取決于生產(chǎn)線機(jī)器的配置與生產(chǎn)線編程程序的完美程度，生產(chǎn)線機(jī)器的配置已成定居，姑且不論，所以做好程序編寫就成為重中之重。程序的編寫取決于編程人員，而編程重在細(xì)節(jié)，大體的流程每個(gè)工程師都會(huì)，而細(xì)節(jié)處理方面，卻各有差別。一個(gè)優(yōu)秀的電氣工程師能夠集思廣益，將生產(chǎn)系統(tǒng)所涉及到的任何細(xì)小問題都解決，不放過任何一個(gè)疑點(diǎn)。

    四是系統(tǒng)的安全性。安全生產(chǎn)是生產(chǎn)的前提，不能保障安全的生產(chǎn)系統(tǒng)是完全不可取的。安全性是一個(gè)工程最重要的必備要求，由于PLC 采用控制方式是利用弱電控制強(qiáng)電的工作方式，故而在安全性方面不存在較大問題。PLC 設(shè)計(jì)的另外一個(gè)便捷式構(gòu)想就是觸摸屏的設(shè)計(jì)， 觸摸屏設(shè)計(jì)主要是以實(shí)用直觀簡潔為主要依據(jù)對(duì)象來進(jìn)行設(shè)計(jì)。觸摸屏設(shè)計(jì)能夠更好更直觀地從顯示屏上觀察生產(chǎn)系統(tǒng)的工作狀況與實(shí)時(shí)了解控制信號(hào)的控制過程。

3.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體構(gòu)想

    本次設(shè)計(jì)采用西門子S7-200 系列的PLC，通過機(jī)械手，傳送帶，傳感器等一系列裝置來實(shí)現(xiàn)供料、檢測(cè)、加工、機(jī)械手、分揀等功能。其中，每一個(gè)工作單元都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)，也可以看成一個(gè)獨(dú)立的工作系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可以通過安裝在其上面的傳感器的信號(hào)可以判斷這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置。傳感器是自動(dòng)化生產(chǎn)線中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的必備裝置。

    供料單元完成整個(gè)系統(tǒng)的供料流程，將產(chǎn)品原料輸出，配合觸摸屏作為整個(gè)系統(tǒng)的基站。判斷出原料的顏色大小并將其判斷信息發(fā)給下一環(huán)。搬運(yùn)單元由無桿氣缸和機(jī)械手等部件組成，通過伸縮、移動(dòng)、抓取等動(dòng)作，氣缸將料倉中的工件輪流吸出，由真空吸盤吸取，通過旋轉(zhuǎn)臂投入到大工件的空腔中。檢測(cè)單元檢測(cè)加工物件的各種特性，如高度、材質(zhì)、硬度、顏色等。主要由工件高度檢測(cè)模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識(shí)別模塊、硬度測(cè)試模塊等組成。

    在新的PLC 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)投入使用時(shí)， 我們要對(duì)新系統(tǒng)間斷性的做調(diào)試與測(cè)試。在PLC 生產(chǎn)線控制開發(fā)的過程中，調(diào)試和測(cè)試是極其重要的。無論花費(fèi)如何多的精力和時(shí)間對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)都是存在其必要性的。新的PLC 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的測(cè)試一般包含兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是電氣工程師在編寫程序過程中要不斷的對(duì)每個(gè)功能進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試，以保證這部分功能能夠完美運(yùn)行，不被其他的組件所干擾。第二個(gè)部分是對(duì)部分模塊逐步測(cè)試完成后組成整體，再對(duì)整體的運(yùn)行進(jìn)行整體綜合性的測(cè)試，以保證整體的連貫性。綜上所述，我從PLC的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景和意義以及可行性及整體構(gòu)想進(jìn)行了大致的分析和概括。并以此來說明基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)利用對(duì)現(xiàn)今生產(chǎn)企業(yè)的重要作用，由此可見，基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)與利用符合當(dāng)今時(shí)代生產(chǎn)發(fā)展的迫切需求，對(duì)于推進(jìn)我國工控行業(yè)的發(fā)展有著極為重要的作用。