基于PLC的自动输送控制系统的设计
1984年创刊(双月刊)
ISSN 1009-3664      CN 42-1380/TN

基于PLC的自动输送控制系统的设计
作者:廖金团1梁增提1王莉莉1 郑志明2 曾庆文 日期:2018-08-30 

基于PLC的自动输送控制系统的设计
廖金团1梁增提1王莉莉1 郑志明2 曾庆文2
(1.柳州城市职业学院,广西 柳州 545036;2.柳州五菱汽车工业有限公司,广西 柳州 545007)
摘要:在汽车行业高速发展的背景下,仅仅依靠人力的工业生产系统已经不能够适应当代社会的需求,桂林客车发展有限公司的S100电动车输送线便有需要升级的迫切需求。在研究现有白车身生产线的现有设备、生产方式以及存在问题的基础上,利用PLC设计了自动输送控制系统,该系统及可自动运行,也可手动操作,便捷可靠、维护方便,应用于实际生产中,降低了工人劳动强度,提高了工人劳动的安全性,提高了生产效率。
关键词:PLC ;自动化 ;输送线
A Design of Automatic Transport Control System Based on PLC
Abstract:Facing the fast development of auto industry, it is quite difficult to fulfill current social requirements with industrial production system based on human power. Nowadays, Guilin Passenger Car Development Co., Ltd. is urgent to update its S100 electric vehicle transport line. Based on study of equipments, production ways and existing problems of the current BIW production line, an automatic transport control system based on PLC is designed. The system is either automatic or handled by human, which is convenient, reliable and easy for maintenance. It will reduce labor intensity and strengthen safety and efficiency when applied to practical production.
Key words: PLC; automatic; transport line

0 引言
随着社会经济的快速发展,人们的生活节奏不断加快,对汽车的需求量日益增长,这就使得对汽车工业生产效率的要求也不断提高。桂林客车发展有限公司的S100电动车输送线,主要是焊装S100电动车车身,由四个焊装工位组成,每个工位独立操作,被焊接零件在各工位之间靠手动传输。该输送线和工装总重约4.5吨,由两排工人同时手动拖动输送线移至下一个工位,这种生产方式不仅增加了工人的劳动强度,而且生产效率低,不能满足汽车市场的需求。此外,该输送线和工装很重,周围有很多焊枪设备,在人工推动过程中存在一定的安全隐患。针对这种情况,本文设计了基于PLC的自动输送控制系统。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称为PLC,与传统的继电器控制系统相比较,PLC 拥有控制功能强大、体积小、耗能低、系统工作可靠、硬件维修方便、扩展灵活、编程简单易学等优点[1],被广泛使用在工业生产线自动化控制中,是现代化工业自动生产线的主力军。
1 控制系统的设计
1.1总体设计
由于该输送线一直处于生产状态,所以本文设计的这个自动输送控制系统要与原有设备相结合。如图1所示,是输送线移动轨道示意图,其中红色框表示可移动的架子。架子与电机之间通过链条传动,当电机正转时,架子由工位头部往尾部移动,当电机反转时,架子由尾部移动到头部。输送线上的各种夹具及提升、下降气缸在之前就已经配备有,只要在夹具及气缸上安装相应的传感器来检测到位信号即可。为了防止移动架子由于速度过快而撞坏设备,在工位靠近头和尾处分别装有接近开关,当移动架子靠近接近开关时,电机制动减速,避免冲撞设备。
系统的控制要求如下:
1. 当移动架子在输送线头部时,需要提升气缸上升到位,夹具打开才可移动到尾部,即电机可正转。
2. 当架子在输送线尾部时,需要下降气缸下降到位,中间夹具打开才可返回到工位头部,即电机可反转。
图1 单个工位轨道示意图
1.2硬件设计
在满足S100电动车自动输送线控制要求的基础上,同时兼顾成本的控制,本文选用了台达公司型号为DVP14SS211R的PLC作为主控制器。由于整个控制系统的总输入/输出点数超过了14个,所以另外还加了一个型号为DVP16SP11R的扩展模块。同时选用了台达公司型号为VFD037EL43A的变频器,来对电机进行调速控制。PLC的I/O分配如表1所示,PLC控制系统的主电路如图2所示。
表1 PLC的I/O分配表
输入 输出
符号 名称 符号 名称
X0 自动/手动 Y0 变频器正转
X1 正转自动按钮 Y1 变频器高速
X2 反转自动按钮 Y2 变频器低速
X3 正转点动 Y3 变频器反转
X4 反转点动 Y4 电机制动
X5 急停按钮 Y5 变频器报警
X6 正转到位 Y20 变频器上电
X7 正转减速点 Y21 变频器复位
X20 反转到位 Y22 允许启动
X21 反转减速点 Y23 备用
X22 变频器报警 Y24 备用
X23 变频器报警复位 Y25 备用
X24 输送线上升到位 Y26 备用
X25 输送线下降到位 Y27 备用
X26 中间夹具打开
X27 头部夹具打开
图2  PLC控制系统主电路图
1.3软件设计
本文设计的PLC程序采用台达PLC编程软件WPLSoft作为编程环境。根据控制系统的设计要求,PLC程序分为手动控制程序和自动控制程序,可通过控制面板上的手/自动切换开关进行切换。当开关处于手动位置时,则运行手动程序,工人可手动操作整个控制系统。当开关处于自动位置时,工人只需操作正、反转启动按钮即可,整个控制系统会自动按设定的程序运行。控制系统自动运行的流程如图3所示,在允许运行的前提下,按下正/反转启动按钮,如果架子是在反方向运动的话,则停机。如果不是则判断架子是否在正/反转限位处,若在则停机,若不在则继续执行正/反转输出。接着判断架子是否移过了减速点,若不是则继续以原速运行;若是则降低电机速度,以低速运行直至正/反限位处,制动停机。在系统上电自动运行前,要有个初始化过程,主要是检测变频器是否有异常,急停按钮是否被按下;若都没有,则允许整个控制系统运行。系统初始化过程如图4所示。

图3控制系统自动运行流图程    
图4系统初始化过程
2结束语
根据现有的设备,在没有改变原有生产线的情况下,为原来的输送线设计了自动输送控制系统。选用PLC作为主控制器,系统稳定可靠。经现场调试,本控制系统运行良好,达到了设计要求,企业应用后反馈良好,达到了降低工人劳动强度、提高工人劳动安全性的目的,同时也提高了整条线的生产效率[2]。

参考文献:
[1]王彦勇. 基于PLC的皮带运输机控制系统设计[J]. 建材技术与应用, 2014(5):30-32.
[2]李伟光, 蒙启泳, 练小华. 基于PLC的不锈钢锅复合压力焊自动化生产线设计[J]. 制造业自动化, 2012, 34(23):97-100.

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