基于PLC控制的自動化生產線控制系統的制作方法

本實用新型涉及一種自動化生產線控制系統，具體為一種基于PLC控制的自動化生產線控制系統。

背景技術：

目前，國外自動化生產線的發展主要表現為高度智能化和高度自動化，如西門子德馬泰克是物料輸送自動化供應商，主要致力于電子工業的自動化表面貼裝系統和多層PCB激光鉆孔機等。國內自動化生產線主要是針對專用的需求而設計。華昌達是汽車及工程機械行業成套自動化生產設備商，主要生產焊裝車間、涂裝車間等設備。江蘇天奇是國內自動化生產系統整體解決方案供應商，主要產品有汽車總裝、焊裝、涂裝，車身儲存物流自動化系統，自動化立體倉庫系統，機場物流自動化系統等。

但是，這些生產線存在很多缺點，比如換了一套類似的加工產品時，操作工人需重新修改控制參數，不僅消耗時間，而且影響生產。其次是由于其特殊性和使用局限性，并不能很好地滿足控制需求，而且購買整套控制系統價格也極其昂貴，對于中小企業顯然無法承受。為了得到能夠滿足自動化生產線裝配要求的控制系統，進而提高生產效率，降低生產成本，本系統以S7-200SmartPLC為核心控制器，應用改進的插補方法，完成運動控制，實現了準確的定點移動。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種基于PLC控制的自動化生產線控制系統，用以解決現有自動化生產線控制系統可靠性低和控制精度不能滿足生產需要的難題。

為了達到上述目的，本實用新型所采取的技術方案為：基于PLC控制的自動化生產線控制系統，其特征在于：控制系統采用PLC作為控制核心，輸入信號主要有啟停按鈕信號、X、Y、Z軸3個方向的限位開關信號；輸出信號主要有X、Y、Z軸3個方向的步進電機控制信號以及各種指示信號；具體包括工業攝像頭、PLC、急停開關、位置傳感器、限位開關、工業計算機、X軸驅動器、Y軸驅動器、Z軸驅動器、X軸電機、Y軸電機、Z軸電機；其中，急停開關、位置傳感器、限位開關、X軸驅動器、Y軸驅動器、Z軸驅動器直接與PLC連接；工業攝像頭與工業計算機相連后再與PLC連接；X軸驅動器直接與X軸電機連接；Y軸驅動器直接與Y軸電機連接；Z軸驅動器直接與Z軸電機連接。

所述的基于PLC控制的自動化生產線控制系統，其特征在于：位置傳感器獲得位置信息后傳給PLC，PLC再根據獲得的位置信息及工業計算機發送的操作指令，給驅動器發送控制信號控制滑臺3個分支在各自方向按照給定的坐標來運動，X軸方向與流水線傳輸帶平行，采用齒輪帶動皮帶的驅動方式，由X軸步進電機驅動，直線行駛可實現高速運行，而且定位準確，運行平穩；橫向機構由Y軸步進電機驅動，驅動方式與X方向相同，主要配合X方向完成坐標定點；升降機構由Z軸步進電機驅動、驅動形式與X方向相同，工作時沿垂直方向上下運行，實現工件的抓取和放置。

所述的基于PLC控制的自動化生產線控制系統，其特征在于：軟件設計采用改進插補法原理，具體可分為公共子程序、自動運行程序、手動操作程序3個模塊；電機每走1步都要與參考直線上的點相比較，根據結果大小決定下一步的移動方向。

所述的基于PLC控制的自動化生產線控制系統，其特征在于：控制系統采用的PLC型號為S7-200Smart；選用的驅動器為共陰接法，即驅動器的脈沖信號負端子和方向信號負端子需與電源負極相連，因為西門子PLC的輸出信號是+24V，而驅動器接收的控制信號是+5V，需要在PLC和驅動器之間串聯一支2kΩ的電阻，從而將輸入信號電流控制在10mA左右，使輸入信號接近+5V，且由于PLC是PNP接法，故PLC和步進驅動器之間只能采用共陰接法，否則無法形成回路。

本實用新型的優點是：本實用新型可實現手動操作和自動操作的選擇；可進行快速捕獲工件圖像并計算它的坐標；遇到故障時自動切斷電源；具有控制精度高、操作方便、實用性強、安全性高等諸多優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

圖2為本實用新型的軟件結構流程圖。

具體實施方式

結構框圖如圖1所示，基于PLC控制的自動化生產線控制系統，其特征在于：控制系統采用PLC作為控制核心，輸入信號主要有啟停按鈕信號、X、Y、Z軸3個方向的限位開關信號；輸出信號主要有X、Y、Z軸3個方向的步進電機控制信號以及各種指示信號；具體包括工業攝像頭、PLC、急停開關、位置傳感器、限位開關、工業計算機、X軸驅動器、Y軸驅動器、Z軸驅動器、X軸電機、Y軸電機、Z軸電機；其特征在于：急停開關、位置傳感器、限位開關、X軸驅動器、Y軸驅動器、Z軸驅動器直接與PLC連接；工業攝像頭與工業計算機相連后再與PLC連接；X軸驅動器直接與X軸電機連接；Y軸驅動器直接與Y軸電機連接；Z軸驅動器直接與Z軸電機連接。

具體實施流程：位置傳感器獲得位置信息后傳給PLC，PLC再根據獲得的位置信息及工業計算機發送的操作指令，給驅動器發送控制信號控制滑臺3個分支在各自方向按照給定的坐標來運動，X軸方向與流水線傳輸帶平行，采用齒輪帶動皮帶的驅動方式，由X軸步進電機驅動，直線行駛可實現高速運行，而且定位準確，運行平穩；橫向機構由Y軸步進電機驅動，驅動方式與X方向相同，主要配合X方向完成坐標定點；升降機構由Z軸步進電機驅動、驅動形式與X方向相同，工作時沿垂直方向上下運行，實現工件的抓取和放置。

該控制系統的軟件結構流程圖如圖2所示，具體流程分析如下：系統上電后，對各個端口進行初始化，包括限位開關的電平狀態，位置傳感器的電平狀態，脈沖寄存器狀態以及電磁閥門的狀態等；檢測并判斷電機位置是否在原點，如果不在原點，會根據設置的原點位置，移動到指定原點，當原點等待就緒后會對脈沖寄存器清零；當有工件經過時，位置傳感器電平狀態發生變化，然后攝像頭捕獲工件圖像，經過圖像處理計算出相應的參數；觸發電磁閥開關完成吸氣動作，抓取工件后，PLC根據圖像處理后的參數(X、Y二維平面坐標)給驅動器發送脈沖，控制三軸做相應的移動；當調整好工件位置后，電磁閥開關斷開，放置工件到相應的位置，等待下一個工件的到來，一直循環到任務結束。