发布时间 : 星期五 文章PLC自动生产线监控系统设计更新完毕开始阅读7c41d9ec77c66137ee06eff9aef8941ea66e4bc4
自动生产线监控系统设计
电气工程及其自动化专业 梁文佳 指导教师 郭屹松副教授
摘要论文介绍了生产线的功能和控制需求。采用了结构化的编程方式设计了供料站、加工站、装配站、分拣站、输送站五个单站的控制程序。各站均使用了控制电磁换向阀得电或失电，从而控制气缸伸缩、旋转的气动控制。在分拣站程序中,设计了根据材料属性及颜色的分拣算法,使用了模拟量模块控制变频器，实现了三相异步电机无极变速，拖动皮带的一维位置控制。在输送站机械手的一维直线位置控制中，采用西门子提供的脉冲输出指令库设计程序。组建了串行通信下的主从网络，编制了网络读写程序用于主从站之间交换数据。组态了上位机监视控制系统，实现了控制功能。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。
关键词，自动线，库，监控组态，
前言
现代科学技术日新月异，随着信息技术、工业技术以及其他科学技术的飞速发展，传统地仅仅依靠手工的机械生产行业受到了自动化的巨大冲击。应用先进的工业自动化技术、计算机技术、电工电子技术、气动技术和技术实现企业工厂的自动化生产，不仅能节约劳动力，同时也缩短了产品生产周期、提高了产品质量。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。 硬件组成与控制需求
硬件组成
控制对象是在铝合金导轨实训台上安装供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元五个工作单元。其中每一个单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化系统。输送单元和装配单元中采用了机械手装置，输送单元和分拣单元中采用了电机驱动。各个单元的执行机构都是以气动执行机构为主，而且输送单元的机械手装置的整体运动是用精密定位的位置控制、步进电机驱动，这个驱动系统能实现多定位点、长行程控制，构成典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带是由通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置来驱动的。在控制方面，自动线试验平台采用基于串行通信的网络控制方案，即每一工作单元由一台承担其控制任务，各之间通过串行通讯实现互连的分布式控制方式。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。 控制功能
供料站提供工件并对物料状态实时灯光提示、加工站对物料冲压加工、输送站机械手运输零件、装配站装配小零件、分拣站根据条件分拣、触摸屏监视并控制生产线。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。 .控制需求
控制需求为以下点：
、选择型号，并完成点的规划。
、编制各单元的程序实现单站的基本功能。
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、组态上位机画面实现对生产线实时状态的监视和控制。 、组建通讯网络，实现单元间交换数据。
、组建上位机与主站的通讯，主从站间的通讯，实现全自动线的一体化联动完成生产功能。 软件设计 分配
的分配是程序编制的首要任务。、分配采用与试验台上各机械装置安装位置顺序相适应的方法。五个站中的存储器分配使用同一点代表同一意义的方法。为了组网的需要，表给出了本设计中常用存储器的分配。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。
表 常用存储器位分配表 主站网络写信号 通道 意义
通道
意义 未使用
未使用 请求供料 请求加工 请求装配 请求分拣
主站网络读信号 通道 意义
全线运行
未使用
全线急停指令 未使用
全线联机状态 系统复位中 系统准备就绪 联机
准备就绪信号
完成主站请求信号 本地急停状态信号 未使用
本地联机模式信号 本地运行状态信号 本地料不足信号 本地缺料信号
供料站料不
足
供料站缺料
（注：其中，代表各从站地址号，例位供料站本地急停信号）
供料站程序设计 主程序设计
在设计本自动线系统程序时，考虑到其共性和差异性，在每站主程序中使用了相似的程序结构和编写思路，这样的设计可以使得程序方便的被移植到另一个站，减少程序编制的时间，使得结构更加清晰。主程序的顺序执行功能如图所示。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。 2 / 8
初始化寄存器是使用对所有的状态继电器和位存储器复位。对初态检查标志位置位，使能相应网络中初态检查程序。该网络可保证所用到的寄存器和寄存器不被上电前保持的状态影响。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。 联机方式标志位的置位或复位，代表了单机或联机模式，由复位优先指令来实现。
初态检查是系统正常启动的前提条件，表示检查结果。各站都有自己需要满足的条件，如供料站启动前需满足的条件有：顶料气缸缩回到位、推料气缸缩回到位、料仓中有足够的料、出料台上没有料四个条件。在条件满足、在非运行模式、初态检查有效时，对准备就绪标志位置一，否则复位。准备就绪标志对系统的启动有着重要的作用。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。 启动和停止指令分为单机模式和联机模式。联机模式的启停信号来源于上位机画面，通过触摸屏操作。停止指令并不立即停止设备，而是等待某一工序完成后再停止。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。 初始化各寄存器 联机方式选择 初态检查 启动 停止指令 调用运行控制 执行停止指令 料状态标志位 指示灯 调运行控制是调用子程序，实现真正设备动作
反馈给上位机信号 的程序。料状态程序用于指示灯显示当前物料
状态，分缺料、料不足等报警信号。指示灯实
图 主程序结构图
现不同频率的闪烁灯功能，方波产生程序为：
< , , 。反馈给上位机信号是将本站的状态为由存储器来表示。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞。 供料站、加工站、装配站、分拣站的主程序都是与此思路类似，不同在于控制子程序不同，在此不再赘述。 控制子程序设计
子程序只有有限步骤。循环执行、、……、直到最后一步，执行完之后在条件满足的情况下跳转到开始下一个周期。为了程序容易移植且更加明了。采用一个步骤只执行一个单独动作，然后检测该动是否达到预期，达到预期短暂延时跳转到下一步的程序编制思想。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。 分拣站分拣算法
分拣站运行控制子程序示意图如图所示。
开始步、检查是否满足动作条件
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启动电机、设定频率 分拣
白色芯金属料 白色芯塑料 黑色芯塑料 停止电机 杆一推出再缩回 停止电机 杆二推出再缩回 停止电机 杆三推出再缩回 分拣完成 图 分拣站运行控制子程序示意图
若使用模拟量控制，在步中需要设定频率。若希望频率为，则需要使用乘法指令，用乘以结果存放在，然后使用传送指令将的值送到。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。 在联机模式下，触摸屏上的频率输入框会修改主站变量存储器。该字将通过网络读写下发到各站，分拣站将该值送到累加器，然后用该值乘以结果存放在，然后使用传送指令将的值送到。同时设计中对频率上下限做了限制为。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。 电机拖动皮带走过的距离通过安装在电机对面的同轴的编码器反馈给，由于物理安装位置已经确定，可以通过手动单击按钮来测定脉冲当量，确定从入料口到各定位点的脉冲量，并将该值存放在数据块中。数值如表所示。此时还需要配置高速计数器以达到对编码器输出的脉冲进行计数的目的。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。 网络的组态
网络组态如图所示，数字为其站地址。为在通讯链的末尾加上终端匹配电阻，以减少其共模干扰。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。
输送站 供料站 加工站 装配站 分拣站 图 网络组态示意图
通过配置网络读写程序实现每个从站的变量存储区、、和与主站的、、和数据同步。主站的、与供料站、同步，主站的、与加工站、同步，主站的、与装配站、同步，主站的、与分拣、同步。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。 输送站主程序
输送站的主程序设计同供料站相似，子程序设计有所不同。输送站有多个子程序，分别为通信子程序、设置子程序、初态复位子程序、寻原点子程序、急停处理子程序、运行控制子程序、抓取子程序、放下子程序等子程序。程序调用示意图如图所示。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。 4 / 8