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PLC在自动装箱生产线中的应用

数控产品网 www.cncproduct.com   2014-06-09   来源:网络转载   阅读:491次

0 前言

    可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已经成为工厂自动化的标准配置之一。用内部编程“软元件”取代继电器逻辑控制电路中大量的时间继电器和中间继电器,简化控制线路、有效提高系统的可靠性,是PLC的突出特点;根据实际工艺要求,借助于顺序功能图(SFC)和梯形图来编制用户程序,实现单台设备或生产过程的顺序控制,则是PLC主要功能的具体体现。本文将以某自动装箱生产线为例,利用三菱FX2N系列PLC,从硬件设计、软件编程以及系统调试等方面对PLC控制系统的设计方法进行系统的讨论。

1 自动装箱生产线的控制要求

    自动装箱生产线如图1所示。按下按钮SB1时,控制系统起动传送带2开始运行:当空箱进入定位位置时,光电开关SQ2动作(SQ2=1),传送带2停止运行;延时Is后传送带1开始运行,物品跟随传送带1的运动逐个进入箱内,光电开关SQ1负责检测物品的个数,每落入一个物品,SQ1发出一个脉冲信号;当装入箱中的物品达到10个时,传送带1停止运行,同时起动传送带2,重复进行上述工作过程。当按下停止按钮SB2时,传送带1与传送带2均停止运行。

生产线 

2 PLC控制系统的设计与实现

    2.1 硬件设计

    依据自动装箱生产线的工艺流程、实际控制需求以及输入/输出变量的特点选用三菱FX2N-16MR-001型PLC叠装式、S点开关量输入、8点继电器输出、基本单元)为核心控制器件;既可满足本次设计的需要,又为今后生产工艺的调整提供了方便。PLC控制系统的I/O地址如表!所示,与之相对应的外部接线如图2所示。

  2.2用户控制程序设计

 

    2.2.1 经验设计法

    以“自锁”、“互锁”、“联锁”为基本环节,沿用继电器逻辑控制电路图的思想来设计PLC控制系统梯形图程序的方法被称为经验设计法二该方法没有普遍的规律可循,具有较大的试探性和随意性,最终的设计结果不唯一;设计周期、设计质量与设计者的经验有直接关系。对自动装箱生产线的PLC控制系统而言,用经验设计法设计出的用户控制程序如图3所示C0为计数器,T0为定时器。PLC:在执行该控制程序时十语句共计30条。

经验设计法设计出的梯形图程序 
图3经验设计法设计出的梯形图程序

    2.2.2 采用STL指令的设计方法

    STL指令是FX2N系列PLC为编制顺序控制程序而专门设计的步进梯形指令,步、转换和动作是组成SFC的三大要素。STL指令的操作元件是编号S0-V5499的状态寄存(S0~S9用于初始步)。转换条件满足时,代表下一步序的状态寄存器被置位,代表当前步序的状态寄存器自动复位。

    采用STL指令设计的自动装箱生产线顺序控制程序如图4所示口状态寄存器S21~S23分别代表生产线2起动、1S延时和生产线1起动等顺序相连的状态;起动按钮、停止按钮、定时器、计数器,S:光电开关的状态作为转换条件;初始步SO由M 8002初始化脉冲触发(脉宽为一个扫描周期少。PLC执行该控制程序时,语句共计26条。

图4采用S TL指令的自动装箱生产线顺序控制程序 
图4采用S TL指令的自动装箱生产线顺序控制程序

    2.2.3 两种设计方法的比较

    a.通用性。由于不同厂家生产的各类PLC均具有针对线圈和触点的基本逻辑指令,因此,采用经验设计法设计的用户程序具有广泛的通用性;作为顺序控制程序设计时的专用指令,STL指令仅适用于某一厂家所生产的某些PLC产品、实现通用与互换还有待于各生产厂家对国际标准的认同与贯彻。

    b.程序所占用的内存空间。由文中所述设计实例可知:采用STL指令设计顺序控制用户程序,可有效减少内存占用空间;特别对于复杂控制系统,可显著缩短用户程序的执行时间,提高PLC的输入、输出响应速度。

    c.电路结构。采用经验设计法设计的控制程序要求具有最基本的自锁和联锁功能,电路较为繁琐,不适宜复杂控制系统的程序设计;采用STL指令设计顺序控制程序,具有使用方便、易于掌握和编制的特点,且允许“双线圈输出”,可有效提高输出电路的设计效率,更适于复杂控制系统的用户程序编制。

    2.3 系统调试

    基于上述设计思想,采用FX-20 P-E袖珍式液晶显示编程器编程,在F}2、一I 6M R一UUI型}} c上运行通过;经模拟调试,完全符合装箱生产线的自动控制要求。

3 结束语

    综上所述,以PLC为核心器件设计自动控制系统时,应充分考虑系统的复杂程度、控制要求、PLC的响应速度以及设计效率等诸多因素,有针对性地选择硬件单元和编程方法,使设计出的控制系统能够最大限度地满足生产自动化的要求,真正体现PLC“为工业环境下应用而设计,易于编程、易于与其它控制设备相融合”泊勺基本原则。

CncProduct.Com(编辑:小朱)
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