PLC在機(jī)電一體化控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)中的應(yīng)用

一、引言
光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)由型材導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)；PLC模塊（FX2N-48MT晶體管輸出）；變頻器（FR-E740三相輸入功率0.75kW）模塊；電源模塊1個(gè)（三相電源總開(kāi)關(guān)帶漏電和短路保護(hù)）；按鈕模塊（開(kāi)關(guān)電源24V/6A 1只，急停按鈕1只）；觸摸屏；模擬生產(chǎn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)模塊（包含上料機(jī)構(gòu)井式工件庫(kù)1件，物料推出機(jī)構(gòu)1件，光電傳感器2只，磁性開(kāi)關(guān)2只，單桿氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只；皮帶輸送線(xiàn)（三相交流減速電機(jī)AC 380V，輸出轉(zhuǎn)速130r/min）；搬運(yùn)機(jī)械手（單桿氣缸1只、雙桿氣缸1只、氣動(dòng)手爪1只、電感傳感器1只、磁性開(kāi)關(guān)5只、行程開(kāi)關(guān)2只、步進(jìn)電機(jī)1只、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器1只、單控電磁閥2只、雙控電磁閥1只）；分類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)物料有金屬（鋁）4個(gè)，尼龍黑、白色各4個(gè)）；接線(xiàn)端子排、各種傳感器、警示燈和氣動(dòng)電磁閥等組成；可根據(jù)任務(wù)書(shū)中要求完成程序設(shè)計(jì)調(diào)試及相應(yīng)的動(dòng)作要求。
二、摘錄任務(wù)書(shū)中難點(diǎn)部分要求
設(shè)備部件名稱(chēng)和位置如圖1所示。

圖1 設(shè)備部件名稱(chēng)和位置
1.動(dòng)作流程
上料機(jī)構(gòu)推料氣缸將零件（金屬零件、黑色尼龍零件和白色尼龍零件隨機(jī)提供）推到存放料臺(tái)；機(jī)械手將零件從存放料臺(tái)搬運(yùn)至物料傳送機(jī)構(gòu)并經(jīng)傳送帶入料口到輸送線(xiàn)上，只有當(dāng)傳送帶上的零件被送入料槽后，機(jī)械手才可以從入料口放入下一個(gè)零件。上料機(jī)構(gòu)料筒內(nèi)沒(méi)有零件時(shí)，黃色信號(hào)燈長(zhǎng)亮，設(shè)備暫停，放入零件后自動(dòng)啟動(dòng)。
在輸送線(xiàn)上的零件由相應(yīng)位置的推料或?qū)Я涎b置，經(jīng)出料槽分送到零件組裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行組裝，相應(yīng)位置的推料或?qū)Я涎b置將零件送入料槽后回原位。
2.零件分送要求
在位置A對(duì)應(yīng)的出料槽分送到組裝機(jī)構(gòu)的零件必須滿(mǎn)足是由*個(gè)是金屬零件，第二個(gè)白色尼龍零件，第三個(gè)是金屬零件排列成的套件。在位置B對(duì)應(yīng)的出料槽分送到組裝機(jī)構(gòu)的零件必須滿(mǎn)足是由1個(gè)白色尼龍零件和2個(gè)黑色尼龍零件組合成的套件。同時(shí)滿(mǎn)足位置A對(duì)應(yīng)的出料槽和位置B對(duì)應(yīng)的出料槽要求的零件，應(yīng)優(yōu)先經(jīng)位置A對(duì)應(yīng)的出料槽分送到組裝機(jī)構(gòu)。
不滿(mǎn)足組合和排列關(guān)系的零件應(yīng)導(dǎo)入位置C對(duì)應(yīng)的出料槽。皮帶輸送線(xiàn)由位置A向位置C方向送零件時(shí)，三相交流異步電動(dòng)機(jī)以35Hz的頻率帶動(dòng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行；皮帶輸送機(jī)由位置C向位置A方向送零件時(shí)，三相交流異步電動(dòng)機(jī)以25Hz的頻率帶動(dòng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行。零件到達(dá)推出位置或被導(dǎo)入相應(yīng)的料槽后，皮帶輸送機(jī)停止運(yùn)行。依據(jù)動(dòng)作流程分配的PLC對(duì)應(yīng)I/O口見(jiàn)表1。
 

表1 控制電路I/O分配表
3.程序設(shè)計(jì)思路
根據(jù)PLC編程規(guī)則對(duì)本動(dòng)作流程采取簡(jiǎn)單的順序設(shè)計(jì)，分析動(dòng)作要求轉(zhuǎn)化內(nèi)容為：上料機(jī)構(gòu)井式存料臺(tái)內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)有料，且存放臺(tái)無(wú)料的情況下，送料氣缸推出；送料氣缸推出到
位檢測(cè)開(kāi)關(guān)有信號(hào)停頓1s，送料氣缸縮回。存放臺(tái)物料到位后，機(jī)械手在原點(diǎn)信號(hào)到位，前臂升降氣缸縮回信號(hào)到位，臂伸縮氣缸縮回到位信號(hào)到位，機(jī)械手爪松開(kāi)到位信號(hào)到位，臂伸縮氣缸伸出，前臂升降氣缸下降，待到位信號(hào)顯示正常，機(jī)械手進(jìn)行抓取，抓取到位信號(hào)到位。前臂升降氣缸縮回，臂伸縮氣缸縮回；前臂、伸縮氣缸縮回到位信號(hào)到位。步進(jìn)電機(jī)向右旋轉(zhuǎn)（步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度依靠步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行控制），步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到位信號(hào)到位，前臂、伸縮氣缸伸出、下降；檢測(cè)輸送皮帶入料口無(wú)料，機(jī)械手爪松開(kāi)，前臂、伸縮氣缸縮回到位后，步進(jìn)電機(jī)回歸原點(diǎn)，等待下次循環(huán)。
出料槽完成分選，首先要自動(dòng)識(shí)別黑色尼龍、白色尼龍、金屬鋁塊3種物料，金屬鋁塊可用提供的金屬傳感器進(jìn)行檢測(cè)，白色尼龍依靠光纖傳感器進(jìn)行檢測(cè)，黑色尼龍只有靠排除法進(jìn)行確認(rèn)，即從皮帶入料槽檢測(cè)有料輸送帶開(kāi)始運(yùn)行到出料槽B的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)不是金屬物料又不是白色物料即為黑色尼龍。這樣就可以依據(jù)內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，具體思路同上，考慮防止撞機(jī)等安全因素，完成上述要求的程序設(shè)計(jì)，從整體程序內(nèi)摘錄部分程序（圖2）。

圖2 部分程序
三、結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)實(shí)際動(dòng)作要求，起初編寫(xiě)的程序存在較多漏洞，經(jīng)過(guò)多次在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，所設(shè)計(jì)程序完全可實(shí)現(xiàn)任務(wù)書(shū)的要求并達(dá)到zui終實(shí)驗(yàn)要求。在編程調(diào)試程序時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)中涉及到氣缸控制，在線(xiàn)調(diào)試方法的靈活運(yùn)用，步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、光纖傳感器、光纖放大器、三相異步電機(jī)、三菱變頻調(diào)速器、三菱PLC主機(jī)的應(yīng)用，代表了自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)模式，可推廣至各個(gè)領(lǐng)域，特別是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，在量產(chǎn)的今天不但可節(jié)省用工成本，而且可提高設(shè)備利用率，創(chuàng)造更高利潤(rùn)。