專利名稱：基于plc的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及帶有控制系統(tǒng)的自動(dòng)輸送線，具體涉及一種基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自動(dòng)生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來(lái)，自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)。在自動(dòng)輸送線的流程中，需要根據(jù)被輸送對(duì)象和輸送點(diǎn)的工況狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)設(shè)備自動(dòng)啟停與待機(jī)，滿足輸送到位與否、有無(wú)輸送、異常中斷等自動(dòng)啟停、記錄當(dāng)前狀態(tài)和中斷恢復(fù)的功能。 如需完成以上的各種功能，目前已知的控制方法主要有繼電器控制技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)和PLC控制技術(shù)等方法。其中，繼電器控制技術(shù)的特點(diǎn)是繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸頭的串聯(lián)或并聯(lián)以及時(shí)間繼電器的延時(shí)等組合成控制邏輯，其缺點(diǎn)是接線復(fù)雜，增加或改變功能都非常困難，繼電器觸頭數(shù)目也有限。而PLC利用其內(nèi)部存儲(chǔ)器，以程序方式將控制邏輯存儲(chǔ)在內(nèi)存中，通過(guò)改變程序就可以很方便的改變控制邏輯，另外，軟繼電器觸頭數(shù)一般都非常多，因此PLC控制邏輯的靈活性和擴(kuò)展性都很好。單片機(jī)控制技術(shù)一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制，但是單片機(jī)編程復(fù)雜、不易掌握，需要處理大量I/O接口，其輸出口驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力較弱，要驅(qū)動(dòng)工業(yè)負(fù)載需要復(fù)雜的外圍電路。而PLC可以處理大量的開(kāi)關(guān)量，并且可以有效使用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制。在目前已有的專利中，實(shí)用新型專利CN201466913U公布了一種《基于環(huán)形輸送線的串極電機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線》，其利用配備了串極電機(jī)的環(huán)形輸送線完成工件傳輸，并通過(guò)各工位上的PLC等對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行控制，完成自動(dòng)分配加工任務(wù)。該專利存在以下缺陷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)打滑情況，影響電機(jī)的效率，同時(shí)，雖帶有PLC進(jìn)行控制，但是未能滿足加工過(guò)程的自動(dòng)啟停，其輸送帶的連續(xù)工作造成資源浪費(fèi)。由目前公開(kāi)發(fā)表的碩士論文《基于PLC的磨線機(jī)和剝線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》(劉建，2008)可知其通過(guò)PLC控制技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，實(shí)現(xiàn)了基于PLC控制的磨線機(jī)和剝線機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠的穩(wěn)定，達(dá)到了金屬細(xì)線的加工品質(zhì)好、經(jīng)濟(jì)效益較大的目的。綜上，在現(xiàn)有的繼電器控制、單片機(jī)控制和PLC控制等技術(shù)方法中，由于PLC技術(shù)具有PLC通信聯(lián)網(wǎng)的信息處理能力的加強(qiáng)、PLC編程語(yǔ)言趨于標(biāo)準(zhǔn)化、PLC的體積小型化，運(yùn)算速度高速化等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，為了解決在現(xiàn)有輸送線中應(yīng)用復(fù)雜的電氣邏輯設(shè)備在進(jìn)行連續(xù)工作、未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停所帶來(lái)的能源浪費(fèi)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種利用PLC技術(shù)作為有效工業(yè)控制方法的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于PLC技術(shù)控制的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，該調(diào)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)信息，完成預(yù)定的技術(shù)要求，并且可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行程序的簡(jiǎn)易修改。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是由外部硬件、基于PLC的控制系統(tǒng)和控制箱組成。其中外部硬件包括電機(jī)、同步帶、光幕傳感器、電磁鐵，它們通過(guò)螺絲依次連接固定在支撐底座上，并且通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制箱控制箱箱體內(nèi)的PLC相連；基于PLC的控制系統(tǒng)的掃描周期典型值為0. 5-lOOms。所述的基于PLC的控制系統(tǒng)，其包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、通信接ロ、擴(kuò)展接ロ、外圍設(shè)備接口和電源部分，各部件通過(guò)電路板焊接相連接，其中電源通過(guò)導(dǎo)線為輸入輸出接口和CPU供電，CPU通過(guò)電路板控制存儲(chǔ)器，輸入輸出単元通過(guò)總線與通信接口和擴(kuò)展接ロ相連接。所述的PLC通過(guò)數(shù)據(jù)線將位于控制箱箱體外部的開(kāi)關(guān)、按鈕及LED燈相連接。本實(shí)用型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)主要是使用方便，操作簡(jiǎn)單，便于搭建和拆卸。本自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)尺寸較小，如圖2可見(jiàn)，模塊獨(dú)立，測(cè)量者可以獨(dú)自迅速組裝和 連接。測(cè)量者通過(guò)控制箱來(lái)完成所有操作工作。

圖I是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本系統(tǒng)整體布局圖。圖3外部硬件電路原理圖。圖4是本系統(tǒng)的工作流程圖。圖中1.電機(jī)；2.冋步帶；3.光幕傳感器；4.電磁鐵；5.支撐底座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。本實(shí)用新型提供的基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，主要采用PLC技術(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)因外部硬件設(shè)備的動(dòng)作從而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理，處理完成之后再反饋顯示出來(lái)，完成自動(dòng)控制、狀態(tài)顯示、剔除次品的目的。該自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，由外部硬件、基于PLC的控制系統(tǒng)和控制箱組成，所述外部硬件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括電機(jī)I、同步帶2、光幕傳感器3、電磁鐵4，它們通過(guò)螺絲依次連接固定在支撐底座5上，并且通過(guò)數(shù)據(jù)線將這些設(shè)備単元相互連接，從而構(gòu)成完整的外部硬件電路回路。所述電機(jī)I可以采用60KTYZ単相可逆永磁同步電動(dòng)機(jī)，是ー種帶有齒輪減速器的小型交流可逆同步電動(dòng)機(jī)，它具有體積小、重量輕、噪音低、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)、可雙向控制、輸出力矩大、堵轉(zhuǎn)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。所述同步帶是2承擔(dān)任務(wù)最為繁重的工作系統(tǒng)。本實(shí)施例采用嚙合型傳送帶傳動(dòng)，嚙合型傳送帶通常稱為同步帶(亦稱同步齒形帯)，其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是(I)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲?。?2)傳動(dòng)比準(zhǔn)確；(3)適用于高速，帶速可達(dá)80m/s ;(4)傳動(dòng)效率高，可達(dá)0. 98 0. 99 ; (5)傳動(dòng)比大，而且結(jié)構(gòu)緊湊；(6)可使用鋁合金或者塑料帶輪，從而減輕傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重量；(7)適合于中心距較大的場(chǎng)合。[0023]上述電機(jī)I、同步帶2和電磁鐵4均依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而選擇。所述光幕傳感器3主要是用在工業(yè)生產(chǎn)中的安全保護(hù)設(shè)備，普遍叫做安全光幕，多束平行的紅外光線形成了一面像電影熒幕一樣的保護(hù)墻，一旦觸及就會(huì)停止工作，保護(hù)操作人員的人身安全。運(yùn)用紅外線掃描探測(cè)技術(shù)。發(fā)射裝置和接收裝置安裝于兩側(cè)，內(nèi)部由單片機(jī)和微處理器進(jìn)行數(shù)字程序控制，使紅外線收發(fā)單元在高速掃描狀態(tài)下，形成紅外線光幕警戒屏障，當(dāng)人和物體進(jìn)入光幕屏障區(qū)內(nèi)，控制系統(tǒng)迅速轉(zhuǎn)換輸出電平信號(hào)，使負(fù)載動(dòng)作，當(dāng)人和物體離開(kāi)光幕警戒區(qū)域，則負(fù)載正常自動(dòng)關(guān)閉。本實(shí)用新型主要采用其電平的變化來(lái)控制電磁鐵的開(kāi)合，從而達(dá)到剔除次品的目的。該光 幕傳感器可以采用發(fā)光二級(jí)管和接收器。所述的基于PLC的控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、外圍設(shè)備接口和電源等部分組成，系統(tǒng)的掃描周期典型值為0. 5-lOOms。各部件通過(guò)電路板焊接相連接，其中所述CPU是PLC的核心部件，是PLC的運(yùn)算和控制中心，主要由微處理和控制器組成，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作。它集成在一個(gè)芯片中。它從輸入接口電路讀入輸入信號(hào)，按用戶程序?qū)斎胄畔⑦M(jìn)行數(shù)字邏輯運(yùn)算，并把運(yùn)算的結(jié)果通過(guò)輸出接口電路送到輸出設(shè)備，控制輸出設(shè)備的運(yùn)行。所述存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分組成，為PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運(yùn)行的數(shù)據(jù)。所述輸入/輸出單元是PLC與工業(yè)過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件，PLC通過(guò)輸入接口得到生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并向PLC提供開(kāi)關(guān)信號(hào)量，經(jīng)過(guò)處理，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)；通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制目的。所述PLC的電源是指把外部供應(yīng)的交流電源經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC內(nèi)部電路工作所需的直流電源電路或電源模塊。本系統(tǒng)采用了 220V的交流輸入。所述的控制箱，其外部主要由功能開(kāi)關(guān)及按鈕組成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制；其內(nèi)部固定有三菱PLC，通過(guò)數(shù)據(jù)線將開(kāi)關(guān)、電機(jī)等設(shè)備與PLC相連接，達(dá)到通過(guò)PLC來(lái)控制外部硬件電路的目的。各個(gè)開(kāi)關(guān)及按鈕可向PLC控制系統(tǒng)發(fā)出不同指令。 上述的基于PLC技術(shù)控制的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，其工作過(guò)程是當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。( 一 )輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。(二)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序。(三)輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部設(shè)備。本實(shí)用新型主要采用電機(jī)和同步帶進(jìn)行工件的輸送，光幕傳感器接受輸送帶上通過(guò)的次品信號(hào)，若檢測(cè)到次品，則PLC將反饋信號(hào)促使電磁鐵動(dòng)作將次品從輸送帶上剔除入廢料桶。PLC主要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行處理，處理完成之后再反饋顯示出來(lái)，通過(guò)控制箱上的指示燈完成顯示，并且還可以通過(guò)燈的狀態(tài)顯示整個(gè)輸送線的運(yùn)轉(zhuǎn)、待機(jī)、停止等狀態(tài)。最終完成自動(dòng)控制、狀態(tài)顯示、剔除次品的目的。下面結(jié)合圖4簡(jiǎn)述本實(shí)用新型的工作流程。I.撥動(dòng)啟停開(kāi)關(guān)，整個(gè)輸送線處于啟停待機(jī)狀態(tài)，三個(gè)エ位上的綠燈亮。2.檢查完各エ位，確保各エ位可以正常工作之后，分別在每個(gè)エ位上按下發(fā)訊開(kāi)關(guān),此時(shí)對(duì)應(yīng)于每個(gè)エ位的發(fā)訊燈亮。3.按下電機(jī)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)輸送線開(kāi)始運(yùn)行，三エ位上的綠燈滅，黃燈閃爍。4.當(dāng)某エ位出現(xiàn)意外情況如設(shè)備損壞等情況時(shí)，按下此エ位的急停開(kāi)關(guān)，則自動(dòng)輸送線停止，三エ位黃燈滅，此エ位上的紅燈亮，其余兩エ位綠燈亮。 5.若該エ位上的中斷情況解除后，可以抬起急停開(kāi)關(guān)，然后按下此エ位的發(fā)訊開(kāi)關(guān)，則自動(dòng)輸送線繼續(xù)運(yùn)行。6.當(dāng)光幕監(jiān)測(cè)不到エ件并且超過(guò)一定時(shí)間后，整個(gè)輸送線停止。由以上整個(gè)工作流程可以看出，本實(shí)用新型調(diào)控系統(tǒng)可以完成檢查良品、剔除次品、收集良品和次品等功能，并且在エ件運(yùn)轉(zhuǎn)到指定エ位上時(shí)輸送線可以自動(dòng)完成，待工作加工完成之后輸送線可以繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅提高了工作效率，還節(jié)約了能源。本實(shí)施例公布的基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，其與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)主要是只需通過(guò)具有RS-232接ロ的數(shù)據(jù)線即可完成PC機(jī)與PLC信息的傳輸，因此，在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中本系統(tǒng)具備程序的可修改性及易傳輸性。同時(shí)，本系統(tǒng)的控制模塊體積較小，方便安裝及攜帯，并且其抗擾能力較強(qiáng)，所以，本系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同機(jī)械振動(dòng)的エ況條件下的エ業(yè)環(huán)境。
權(quán)利要求1.基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由外部硬件、基于PLC的控制系統(tǒng)和控制箱組成，其中外部硬件包括電機(jī)(I)、同步帶(2)、光幕傳感器(3)、電磁鐵(4)，它們通過(guò)螺絲依次連接固定在支撐底座(5)上，并且通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制箱控制箱箱體內(nèi)的PLC相連；基于PLC的控制系統(tǒng)的掃描周期典型值為0. 5-lOOms。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于所述的基于PLC的控制系統(tǒng)，其包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、通信接ロ、擴(kuò)展接ロ、外圍設(shè)備接ロ和電源部分，各部件通過(guò)電路板焊接相連接，其中電源通過(guò)導(dǎo)線為輸入輸出接ロ和CPU供電，CPU通過(guò)電路板控制存儲(chǔ)器，輸入輸出単元通過(guò)總線與通信接口和擴(kuò)展接ロ相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC通過(guò)數(shù)據(jù)線將位于控制箱箱體外部的開(kāi)關(guān)、按鈕及LED燈相連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供的基于PLC技術(shù)的自動(dòng)輸送線調(diào)控系統(tǒng)，由外部硬件、基于PLC的控制系統(tǒng)和控制箱組成，其中外部硬件包括電機(jī)(1)、同步帶(2)、光幕傳感器(3)、電磁鐵(4)，它們通過(guò)螺絲依次連接固定在支撐底座(5)上，并且通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制箱箱體內(nèi)的PLC相連；基于PLC的控制系統(tǒng)的掃描周期典型值為0.5-100ms。本實(shí)用新型使用方便，操作簡(jiǎn)單，便于搭建和拆卸；測(cè)量者可以獨(dú)自迅速組裝和連接，并且能夠通過(guò)控制箱來(lái)完成所有操作工作。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202522904SQ201220086498
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者盧紅, 袁國(guó)忠 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)