基于PLC检测套管生产线监控系统的设计.pdf

第 2 期 总第 1 5 9期 2 0 1 0年 4月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0MAT1 0N No． 2 Apr ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 0 0 2 0 1 6 2 0 2 基于 P L C检测套管生产线监控系统的设计 喜刑 南通航运 职业技术 学院 ，江苏 南通2 2 6 0 0 6 摘要 通过创新设计在生产 电容器 的装配工序 中增加 了一条检 测套 管 自动化生产线， 专 门用来剔除没有套上套 管的电容器 。设计采用 了P L C 可编程序控制器 、传感器 、变频器来实现 自动控制，大大提高 了生产线的生 产 效率和 自动化程度 ，提高 了经济 效益，保证 了产品的质量。 关键词 P L C；生产线；套管；监控系统 中图分类号 TP 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 铝 电解 电容 器是 电子工程 中极 为重要 的基础 电子 元件之一 ， 在电子电路 中起滤波、耦合 、 旁路等作用， 广泛应用于通讯设备、视听系统、家用电器和仪器仪 表等领域。在电容器装配过程中由于设备和人为的原 因，经常会生产出无套管的电容器，这些不 良品的出 现 ， 降低 了产 品的投 入产 出率 ， 影 响了产 品的质量 ， 增 加了生产成本 。基于此情况，本文在装配工序中增设 了一条基于 P I C触摸屏的检测套管 自动化生产线 ， 将 没有套上套管的电容器剔除掉， 大大节约了劳动力， 提 高了经济效益 ，保证 了产品的质量。 1 检测 套管 生产线 的组成 及控 制要求 这条自动化生产线主要由送料机构、机械手搬运 机构 、传送和分拣机构组成 。系统的控制部分采用可 编程序控制器 P I c ，执行机构采用由气动电磁阀一 气 缸构成 的气压 驱动装 置 ，实现 了整个 系统 的 自动运 行，完成了电容器的分拣。 1 ． 1 检 测套管 生产 线流程 检测套管生产线流程见图 1 。 f 循 环 一 I 一 磊 堕_ _ 4 而鬲 圄 1 检测套管生产 线的流 程图 1 ． 2生产 线的工作 原理 按下启动按钮后 ，启动送料电机驱动放料盘旋转， 电容器由送料槽送到电容器提升位置， 电容器检测光电 传感器开始检测； 送料 电机运转4 s 后， 如果电容器检测 收稿 日期 2 0 0 9 1 o - 2 7 ；修回 日期 2 0 0 9 ～ 1 2 1 8 作 者简介 喜 1 9 7 5 一 ， 女 ， 江苏南通人， 工程 师， 本科。 光电传感器仍未检测到电容器 ， 则说明送料机构已经无 电容器 ， 这时要停机并报警；电容器检测光电传感器检 测到有电容器， 将给 P I C发出信号， 由驱动上料单向电 磁阀控制上料， 机械手臂伸出手爪下降抓物， 然后手爪 提升臂缩回， 手臂旋转到右限位，手臂伸出， 手爪下降 将电容器放到传送带上 ， 传送带输送电容器， 光纤传感 器则根据电容器的颜色 白色和黑色 ，分别由P I C控 制相应电磁阀使气缸动作 ， 并对电容器进行分拣 ； 最后 机械手返 回原位重新开 始下一个流程 。 1 ． 3生产 线 的控 制要 求 调节光纤传感器的灵敏度 ，保证准确无误地将没 有套管的电容器分拣 出来 ，并能够对有套管 电容器和 无套管电容器分别进行计数。三相电机是传动机构的 主要部分 ，电动机的转速快慢由变频器控制 ，其作用 是带动传送带从而输送电容器 。若均匀改变电动机电 源的频率，则可以平滑地改变电动机的转速 ，从而达 到了调节电动机转速的 目的。保证电容器在输送带上 平稳运行 ，有利于光纤传感器准确地检测有套管电容 和无 套管 电容 。 2 检 测套 管生产 线控 制方 案的设 计 检测套管生产线控制方框图见图 2 。当电容器由 传送带上升到入料 口被漫射式光电传感器检测到时 ， 信号传输给 P I C， 通过 P I C的程序启动变频器， 电机 运转驱动传送带工作 ，把电容器带进分拣区。如果进 入分拣 区为无套管白色电容器 ，则检测白色电容器的 光纤传感器动作 ，作为 1 号槽推料气缸启动信号 ，将 无套管白色电容推到 1号槽里 ；如果进入分拣区的为 有套管的黑色电容器，检测黑色电容器的光纤传感器 动作，作为 2号槽推料气缸启动信号 ，将黑色电容器 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年 第 2期 喜副 ，等 基 于 P L C检 测套 管生产 线监控 系统的设计 1 6 3 推到 2 号槽里 ，自动生产线的加工结束。 图 2 检测套管生产线控制方框图 在每个 电容器槽的对 面都装有推料气缸 ，把分拣 出的工件推到相应料槽 中。在两个推料气缸的前方位 置分别装有磁感应传感器 ， P I C 自动控制可根据该信 号来判别分拣气缸当前的所处位置。 三相电机是传动机构的主要部分 ，电动机的转速 快慢由变频器控制 ，其作用是带动传送带从而输送电 容 器 。 3 监 控系统 软件设 计 监控系统的软件设计分为 3大部分，分别为上料 控制系统软件设计、机械手搬运机构软件设计、电容 器传送和分拣机构软件设计 。 3 ． 1 P I C的 I ／ 0 分 配 本设计采用三菱 P I C F X2 N一4 8 MR，根据其输 人、 输出端子布置图及端子位号关系， 确定 P I C的 I ／ O 点 分配 ，见表 1 和表 2 。 表 1 P L C输入点的 I ／ 0分 配 序号 输入地址 说 明 序号 输入地址 说 明 1 X0 启动 1 l Xl 2 上料 气缸下 限位 2 Xl 停止 l 2 Xl 3 电容器检测 光电 3 X2 气动手爪传感器 l 3 X1 4 推料一气缸前限位 4 X3 旋转左限位 接近 l 4 X1 5 推料一气缸后限位 5 X4 旋转右限位 接近 l 5 Xl 6 推料二气缸前限位 6 X5 伸出臂前点 l 6 X1 7 推料二气缸后限位 7 X6 缩 回臂后点 l 7 X2 O 光纤式传感器 推料 1气缸 8 X7 提升气缸上限位 l 8 X2 1 光纤式传感器 推料 2气缸 9 X1 0 提升气缸下 限位 1 9 X2 2 传料带电容器检测光电传感器 1 0 Xl l 上料气缸上限位 表 2 P I C输出点的 I ／ 0分 配 序号 输 出地址 说明 序号 输出地址 说明 l Y0 驱动电机 l O Yl 1 推料一气缸 推出 2 Yl 上料电磁 阀 1 l Yl 2 推料二气缸 推出 3 Y2 臂气缸伸 出 1 2 Y1 3 推料二气缸 缩回 4 Y3 臂气缸返 回 l 3 Yl 4 报警输出 5 Y4 提升气缸下降 l 4 Yl 5 手爪夹紧 6 Y5 提升气缸上升 l 5 Yl 6 启动指示 7 Y6 旋转气缸正转 l 6 Yl 7 停止指示 8 Y7 旋转气缸反转 1 7 Y 2 O 变频器正转变频器低速度 9 Y1 0 推料一气缸 缩回 3 ． 2 上料 控制 系统控 制要 求 初始位时上料机构在下限位， 按下启动按钮 S B 1 ， 光电检测开关开始检测 ，有电容器 ，电机停转 ，延时 1 s 提升 ； 没有电容器， 送料电机旋转，运行4 s 后仍没 有电容器， 说明送料机构已经无电容器， 停机报警。 任 何时候按下按钮 S B 2都要求停机 。 3 ． 3 机 械手搬 运机 构控 制要 求 初始位时旋转气缸 臂气缸 在左限位处 ，手臂是 缩 回到后限位 ，手爪是放松状态 ，手爪提升气缸是在 上限位。按下启动按钮 ，臂气缸伸出到位，提升气缸 下降到位 ，手爪夹紧到位 ，提升气缸上升到位 ，臂气 缸右旋转到位， 提升气缸下降到位， 手爪松开到位 ， 返 回第一动作循环。任何时候按下停止按钮，都执行完 一 个周期后停止。 3 ． 4 电容 器传送 和分拣 机构 控制 系统控 制要 求 初始位时推料一气缸、 推料二气缸都是缩回状态。 当 没有套上套管的电容器 白色 通过光纤传感器下方时， 延时0 ． 5 S ，推料电磁阀得电，推料一气缸动作 ，将电容 器推入料槽，当推料杆到达前限位时， 推料电磁阀失电， 缩回电磁阀得电缩回， 到位后失电。 当套上套管的电容器 黑色 通过光纤传感器下方时，延时0 ． 5 S ，推料电磁阀 得电， 推料二气缸动作， 将电容器推人料槽，当推料杆到 达前 限位时 ， 推料 电磁阀失电， 缩 回电磁 阀得电缩回， 到 位后失电。当传送带入 口处光电检测开关检测到有物体 时， 输送带低速正转运行。 当电容器被推料杆一推出并缩 回到后限位点或被推料杆二推出到前限位点后无电容 器，延时1 2 S ， 输出带停止运行。另外，当没有物体进入 传送带时，传送带运行1 2 ． 5 s 后停止运行。 4结语 本设计的 P L C编程控制采用 了步进阶梯指令来 实现 ，并采用传感器检测信号作为程序循环运行的条 件 。在程序设计中，充分考虑了自锁、互锁 ，以确保 系统安全、可靠的运行 。经过大批量电容器的生产证 明了这条生产线是切实可行的， 不仅提高了生产效率 ， 而且发挥了较好的经济效益。 英 文摘要 转第 1 6 5页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年 第 2期 机 械 工 程 与自 动 化 1 6 5 动关闭，以免蒸发器内储液过多，在压缩机重新启动 时造成 湿压缩 。 1 ． 3 可编程序 控 制器 P I C的选 型 根据小型冷库的电气控制要求 ，输入、输出均为 开关量。需要 P I C监测的输入信号有 4个按钮、2 个 温度控制开关 、1 个压力过压保护开关和 1 个选择 开 关 ，共有输入信号 8个。P I C输出控制信号有 6 个继 电器、1个报警控制信号和 1个压力控制信号 ，共 8 点。因此 ， 选用 了松下 F P 1 --C1 6可编程序控制器 ， 能 满足控制要求。 P I C的 I ／ O 口分配是根据其控制对象 的特点和控制要求 ，将 I ／ O 口与相应 的电气设 备相 连 ，达到控制和检测的功能，具体 i ／ o分配见表 1 。 表 1 小型冷库 P L C控制系统 I ／ O分配表 输人 输 出 输入电器 输入点 输 出电器 输出点 冷却 水泵停止按钮 S B 1 Xl 接触器 KMi Y O 冷 却水泵启动按钮 S B 2 X2 接触器 KM2 Y l 冷却塔风机停止按钮 S B 2 X3 接触器 KM3 Y2 冷却塔风机启动按钮 S B 4 X4 报警显示继电器 KAI Y3 温度上限控制按钮 X5 温 度上限继电器 K A2 Y4 温度下限控制按钮 X6 温 度下限继电器 K A3 Y5 过压保护开关 X 7 报警铃 Y6 转换开关 X 8 电磁阀 Y V1 、 Y V2 Y7 2 P L C的编 程 根 据 松 下 F P 1 一C1 6可 编 程 序 控 制 器 机 型 的 要 求， P I C程序采用梯形图编制 ， 如图 2所示 。 在 P C机 上用 F P WI NGR系列的编程软件编制小型冷库电 气控制程序梯形图，然后下传即可进行程序测试了。 3 结 束语 将 可 编程 序 控制 器 P I C应 用 于 小 型冷 库 制 冷控 制系统 ，切实解决了 目前采用的继电接触器控制系统 故障率高的实际问题 。温度控制精确 ，系统运行协调 一 致，安全可靠。在多个冷库控制方面，可采用基于 R S 一4 8 5串行通信的 P I c网络控制方案 ，各 P I C之 间通过 R S 一4 8 5串行通信实现互连的分布式控制方 式 ， 组建成一个小型的 P I C网络系统 ， 方便于计算机 监测控制和冷库系统集成化 。 Y0 Y1 Y 6 Y 5 E D 图 2小型冷库 P L C控 制梯形 图 参 考 文 献 [ 1 ] 范次猛． 可编程 控制器原 理与应用 [ M] ． 北京 北京理工 大学出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 3 [ 3 ] App l i c a t i o n o f PLC i n S m a l l 李 向东． 电气 控 制与 P L C[ M] ． 北京 机械 工业 出版 社 ， 2 0 07 ． 高勤． 电器及 P L C控制技术[ M] ． 北京 高等教育 出版社 ， 20 02 ． Co l d S t o r a g e S y s t e m LU0 Xi a o z he n S h a n x i I n s t i t u t e o f M e c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g， Ch a n g z hi 0 4 6 01 1 ， Ch i n a Ab s t r ac t Thi s a r t i c l e i nt r od uc e d us i n g Pa na s o ni c FP1 s e r i e s PLC t o r e a l i z e t h e de s i g n of a n aut o ma t i c c ont r ol s ys t e m f o r a s ma l l c o l d s t o r a g e ．I t p u t e mp h a s i s o n t h e s y s t e m p r i n c i p l e， t h e h a r d wa r e a r c h i t e c t u r e a n d t h e s o f t wa r e d e s i g n ．Th e p r a c t i c e p r o v e s t h a t t h e s ma l l c o l d s t or a ge c o nt r o l s ys t e m has s t r o ng pr a c t i c a l i t y a nd c onv e ni e nt o pe r at i o n． Ke y wor d s PLC； s ma l l c ol d s t o r a g e；c on t r ol s y s t e m ， ， ’ ， ， ， l ’ ， ， l ’ l ● ’ l ， 1 11 “ ’ m’ ’ l m’ ’ ’ ， ， ’ ’ l m’ ’ l i bm I ’ l i b ， l l ， ’ l ibl ， ’ ’ ’ l m’ l ib ， ， ’ I m ， I I I , ， ● l ， ’ ’ ’ I - 接 第 1 6 3页 De s i g n 0 f Au t o m a t i ．c Bu s hi ng De t e c t i o n Pr o d u c t i o n Li ne Ba s e d 0 n PLC XI Li Na n t o n g S h i p pi n g Col l e ge ，Na n t o n g 2 2 6 0 0 6，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a pe r de s i g ns a n a u t oma t i c bu s hi n g d e t e c t i n g pr o du c t i o n l i ne whi c h i s a p pl i e d t o t h e a s s e mb l y o f c ap a c i t o r t o pi c k ou t t h e c a pa c i t o r wi t ho ut bus hi n g． The de s i g n e mpl oy s PLC，t r an s du c e r s a n d f r e q ue nc y c on ve r t er s t o a c hi e v e a ut o ma t i c c o nt r o l ， t o i mp r o v e t h e pr o d u c t i o n e f f i c i e n c y a n d t h e a u t o ma t i o n l e v e 1 ．I t h a s g r e a t l y i n c r e a s e d t h e e c o n o mi c b e n e f i t a n d g u a r a n t e e d t h e p r o d u c t qu a l i t y． Ke y wo r dsPLC； pr o duc t i on l i ne； b us hi ng；de t e c t i o n s y s t e m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m