基于PLC的自动生产线跟随控制改造.pdf

工业 自 DOI 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 2 5 基于 P L C的自动生产线跟随控制改造 江 文 艺 阳江喜之郎果冻制造有限公司，广东阳江 5 2 9 9 0 0 摘要针对 自 动生产线存在的控制问题，在不增加电气硬件的前提下创新设计了具有 自 动跟随计时功能的程序，在生产过程中 实时进行浸泡时间的比较控制， 很好地满足了生产工艺的要求，保证了产品质量的稳定性。 关键词 P L C； 自动跟 随；实 时比较 中图分类 号T P 2 7 8 文献标识码 A 文章编 号1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 51 0 0 1 0 1 0 3 Au t o ma t i c Pr o d u c t i o n Li n e F o l l o wi n g Co n t r o l Ba s e d o n PLC J I ANGW e ny i Y a n g j i a n g S t r o n g J e l l y Ma n u f a c t u r i n g C o ． ，L t d ． ，Y a n g j i a n g 5 2 9 9 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Ai mi n g a t t h e c o n t r o l p r o b l e ms o f a u t o ma t i c p r o d u c t i o n l i n e， i n t h e p r e mi s e o f n o t i n c r e a s i n g t h e e l e c t ric a l h a r d wa r e ， d e s i g n e d P r o g r a m wi t h a u t o ma t i c f o l l o wi n g a n d t i me f u n c t i o n s ， c o mp a ris o n c o n t r o l o f t h e i mme r s i o n t i me i s a d o p t e d i n t h e p r o du c t i o n p r o c e s s ，t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f pr o d u c t i o n pr o c e s s v e r y we l l ，e n s u r e t h e s t a b i l i t y o f p r o d u c t q u a l i t y ． Ke y wo r d s PL C； a u t o ma t i cl l o w；r e a l t i me c o mp a r i s o n 0引言 某 自动生产线由进料 吊车、浸泡池 、输送 线、出料吊车组成，生产时操作工人将半产品装 人框架 吊篮并推到进料 吊车下方后 ，由进料 吊车 将 装有半产 品的 吊篮放进浸泡池 内，运转 中的链 条式输送线将浸泡池中的吊篮沿池内一边浸泡连 续向前前进，当吊篮到达浸泡池后端被出料传感 器检测到时，出料吊车将吊篮从池体内吊出，此 时整个生产工序完成。产品的浸泡时间是根据电 机额定转速、减速机减速比、链条节距这几个参 数，由P L C 进行换算后作为模拟量模块的输出电 流参数来控制变频器的频率 ；当改变触摸屏上 的 设定浸泡时间时 ，因链条式输送线的驱 动电动机 变频器运行频率发生了变化 ，也相应地改变了链 条式输送线 的线速度 ，实现 了产品在浸泡池 中定 时浸 泡 的 目的 。但 如果 P L C模拟 量模块 、变频 器 、减速机等 出现 问题 ，就会发生产品的实际浸 泡时间超出生产工艺要求 ，而系统无法提醒操作 人员处理 ，影响产品的品质，增加企业的生产成 本投入。 1 方案提出与确定 该生产线使用 以 C J 1 M C P U1 2 为 C P U的欧姆 龙P L C 系统，已使安装了5 个普通D C 输入模块、 4个 继 电器输 出和 1 个模 拟 量输 人 输 出模 块 ； C J 1 M C P U 1 2 是一个尺寸紧凑 、程序容量 1 0 k 步、主机架可安装 1 O 个模块而无法扩展的C P U 。 如果在链条式输送线的主链轮安装增量式编码器 作速度检测，就需在P L C 上增加 1 个高速输入模 块；受 C J 1 M C P U 1 2 已安装 1 0 个模块无法扩展局 限 ，就必 须还 要另 购 C J 1 M C P U1 3以上 的 C P U、 扩展输入和扩展输出接 口单元、扩展电源；此方 案虽然可以用来实现速度的闭环控制，但对于吊 篮 的浸泡 时间实 际是 多少仍无 法 了解 和异 常报 警，而且投入费用大、改造时不能生产、改造周 期长 。因此 ，能否在不增加硬件的前提下 ，利用 原系统硬件进 行软件改造 ，实现在线分别计 时 ， 收稿 日期 2 0 1 50 42 7 自动化 是方 案研究和探索 的一个重要方 向。围绕 自动生 产线的进料 、出料 、入池 、出池传感器的 P L C 输 人点信号 见表 1 反复思考 ，并通过在自动线 现场测得整个池体内的有效长度最多可容纳 1 4 个 吊篮在线浸泡；进料吊车只有输人点3 ．o 4 无信号 时，才会运载装有产品的吊篮进入池体内，也就 是说在满负荷 1 4 个 吊篮在线浸泡时 ，由于输入点 3 ． 0 4 一直有信 号 ，吊车将因进料条件不满足而暂 停进料 ；这些信息成了方案可行性的一个敲门 砖 ，确定 了使用软件编程改造实现 自动计 时的方 案 】 。 表 1 吊车与池体传感器 的输入点分配 输入 点 功能注解 进料吊车横移前定位检测 进料吊车横移后定位检测 进料吊车升降吊臂上定位检测 进料吊车升降吊臂下定位检测 前 端产品到位检测 人池 出料吊车横移前定位检测 出料吊车横移后定 位检测 出料吊车升降吊臂上定位检测 出料吊车升降吊臂下定位检测 后端产品到位检测 出池 2 程序设计与说 明 程序设计时 ，假设装有产品的第 1 个吊篮进 入池 内，实现当前吊篮浸泡时间累计寄存器是 D 9 2 0 ；当第 2 个 吊篮进入池时 ，通过字移位指令 可以将第 1 个吊篮的D 9 2 0 实时时间累计值往后移 到 D 9 2 1 ；第 2 个 吊篮利用原第 1 个 吊篮 的D 9 2 0 在 池 内进行时间累计 ，但会出现原第 1 个 吊篮即现 D 9 2 1 的计时值不能继续累计 ，因此设计时还须用 位移位指令将进入池 内吊篮 的状态同时移位 。通 过用位移位S F T 和字移位指令WS F T的一起组合 使用 ，利用吊车放 吊篮进入池内的传感器信号 输 入 点 3 ． 0 l 、3 ． O 3 、3 ． 0 4 一 起 作 为移 位 的条 件 ，实现 了位 移位 S F T和字移位指令 ws F rr同时 触发执行，保证了进入池内吊篮个数和浸泡时间 累计寄存器的字数一致 ，吊篮进入池内的移位程 序如图 l 所示。 图1 吊篮进入池内的移位程序 以下用进 2 个吊篮生产为例介绍设计原理 正常生产时进料吊车将装有产品的1 吊篮进入浸 泡池内，P L C的7 0 ．0 0 使位移位指令S F T 触发执 行 ，此时H 8 0 ．0 0 接通，C F 1 0 2 使寄存器D 9 2 0 的值 每秒加 1 作为 1 样 吊篮的浸泡时间累计 ；当 1 吊篮 向前移动离开 3 ． 0 4 人料检测时 ，进料 吊车此时 自 动将装 有产 品的 2 吊篮放人 浸泡池 内 ；输入 点 3 ．0 4 刚检测到 吊篮 ，7 0 ．0 O 使指令 S F T和WS F T 同时触发执行一次 ，将 l 吊篮当前状态由原来的 H8 0 ． 0 0移人 H8 0 ． 0 1 ，实时 浸泡 时 间值 由原来 的 D 9 2 0 移入D 9 2 1 寄存器继续以秒递增累计，此时 2 吊篮通 过 H 8 0 ． O 0和 D 9 2 0 进 行浸 泡 时间 累计 。 l 样 吊篮到达池尾被 3 ． 1 4 传感器检测到后 ，由出料 吊车将 1 吊篮 从池 内 吊出 ，同 时 9 0 ． 0 1 动作 将 D 9 2 1 累计时间清零 、对 H8 0 ． 0 1 复位处理 ，实现了 实 时浸泡时间和 吊篮 自动 同步跟随的功能 ，进池 计时和出池清零程序如图2 所示。 为解决原来存在的吊篮未达到工艺时间而被 出料吊车 吊出 、超过工艺 时间无报警 问题 ，在程 序设计中增加了寻找最大值的控制功能。因为无 论在浸泡池 内的 吊篮有多少个 ，而先进入池 内的 ∞ 毗 窨 ； ∞ m n H 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 江文艺基于P L C的自 动生产线跟随控制改造 吊篮浸泡时间永远是最长的，通过寻找最大值指 令 M A X使最大的浸泡时间存放于D 9 3 5 寄存器中， 分别与系统设定的上限时间D 5 1 、下限时间D 5 0 进行比较；当浸泡时间未达到工艺下限时间而吊 图2 进池计时和出池清零程序 篮到达出料检测传感器 3 ． 1 4 位置，由于9 4 ．o 0 为 O F F ，出料吊车需等待其达到时间才能进行 吊 出 ；当减速机等硬件发生异常导致浸泡时间超过 工艺上限时间，此时9 4 ．O 1 为O N 使系统进行报警 提示 ，操作工人可以根据异常报警信息，及时地 人工进行产品的抢救处理 ，增加 的浸泡超时控制 及报警程序如 图 3 所示 。除 了在 P L C的控制程序 进行设计改造外 ，也在触摸屏上增加 了实时浸泡 时间显示、异常信息提示、系统复位等画面功能。 图3 浸泡超时控制及报警程序 3结束语 系统经改造后实现了在生产 中的浸泡时 间 自 动跟 随控制功能 ，解决 了自动生产线未改造前会 出现产品浸泡时间未到而被吊车吊出的问题，并 能在 自动线发生隐性故障导致产 品浸泡超时 的时 候 ，报警提醒操作人员及时进行抢救处理；系统 改造时不用投入任何硬件成本 ，并可在生产过程 中直接进行改造 ；系统改造投入运行以来稳定可 靠 、效益明显 ，很好地满足了生产工艺的要求， 保证了产品质量的稳定。 参考文献 [ 1 ]霍罡． 欧姆龙C P 1 H P L C应用基础与编程实践第2 版 [ M]． 北京机械工业出版社，2 0 1 4 ． [ 2 ]祁 文 钊 ，霍 罡． C s ／ C J系列 P L C应 用基 础 及 案例 [ M]． 北京机械工业出版社。2 0 0 6 ． [ 3 ]欧姆龙公司． S Y S MA C C S ／ C J系列可编程序控制器编程 手册 [ Z ]． 2 0 0 3 ． [ 4 ]欧姆龙公司． S Y S MA C C J 系列可编程序控制器操作手 册 『 Z]． 2 0 0 2 ． 作者简介 江文艺 ，男 ，1 9 7 7 年生，广东阳江人，大学本 科 ，工程师／ 高级技师。研究领域 电气工程及其 自动 化、机电一体化。已发表论文3 篇。 编辑 向飞 蒙 蘩 錾 囊 _ 囊 鏊 鬟 【