本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，具體為一種基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)外自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展主要表現(xiàn)為高度智能化和高度自動(dòng)化，如西門(mén)子德馬泰克是物料輸送自動(dòng)化供應(yīng)商，主要致力于電子工業(yè)的自動(dòng)化表面貼裝系統(tǒng)和多層PCB激光鉆孔機(jī)等。國(guó)內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)主要是針對(duì)專(zhuān)用的需求而設(shè)計(jì)。華昌達(dá)是汽車(chē)及工程機(jī)械行業(yè)成套自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備商，主要生產(chǎn)焊裝車(chē)間、涂裝車(chē)間等設(shè)備。江蘇天奇是國(guó)內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)整體解決方案供應(yīng)商，主要產(chǎn)品有汽車(chē)總裝、焊裝、涂裝，車(chē)身儲(chǔ)存物流自動(dòng)化系統(tǒng)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，機(jī)場(chǎng)物流自動(dòng)化系統(tǒng)等。

但是，這些生產(chǎn)線(xiàn)存在很多缺點(diǎn)，比如換了一套類(lèi)似的加工產(chǎn)品時(shí)，操作工人需重新修改控制參數(shù)，不僅消耗時(shí)間，而且影響生產(chǎn)。其次是由于其特殊性和使用局限性，并不能很好地滿(mǎn)足控制需求，而且購(gòu)買(mǎi)整套控制系統(tǒng)價(jià)格也極其昂貴，對(duì)于中小企業(yè)顯然無(wú)法承受。為了得到能夠滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)裝配要求的控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，本系統(tǒng)以S7-200SmartPLC為核心控制器，應(yīng)用改進(jìn)的插補(bǔ)方法，完成運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定點(diǎn)移動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)可靠性低和控制精度不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的難題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為：基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于：控制系統(tǒng)采用PLC作為控制核心，輸入信號(hào)主要有啟停按鈕信號(hào)、X、Y、Z軸3個(gè)方向的限位開(kāi)關(guān)信號(hào)；輸出信號(hào)主要有X、Y、Z軸3個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)以及各種指示信號(hào)；具體包括工業(yè)攝像頭、PLC、急停開(kāi)關(guān)、位置傳感器、限位開(kāi)關(guān)、工業(yè)計(jì)算機(jī)、X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器、Z軸驅(qū)動(dòng)器、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、Z軸電機(jī)；其中，急停開(kāi)關(guān)、位置傳感器、限位開(kāi)關(guān)、X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器、Z軸驅(qū)動(dòng)器直接與PLC連接；工業(yè)攝像頭與工業(yè)計(jì)算機(jī)相連后再與PLC連接；X軸驅(qū)動(dòng)器直接與X軸電機(jī)連接；Y軸驅(qū)動(dòng)器直接與Y軸電機(jī)連接；Z軸驅(qū)動(dòng)器直接與Z軸電機(jī)連接。

所述的基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于：位置傳感器獲得位置信息后傳給PLC，PLC再根據(jù)獲得的位置信息及工業(yè)計(jì)算機(jī)發(fā)送的操作指令，給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信號(hào)控制滑臺(tái)3個(gè)分支在各自方向按照給定的坐標(biāo)來(lái)運(yùn)動(dòng)，X軸方向與流水線(xiàn)傳輸帶平行，采用齒輪帶動(dòng)皮帶的驅(qū)動(dòng)方式，由X軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)行駛可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，而且定位準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)；橫向機(jī)構(gòu)由Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式與X方向相同，主要配合X方向完成坐標(biāo)定點(diǎn)；升降機(jī)構(gòu)由Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)形式與X方向相同，工作時(shí)沿垂直方向上下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工件的抓取和放置。

所述的基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于：軟件設(shè)計(jì)采用改進(jìn)插補(bǔ)法原理，具體可分為公共子程序、自動(dòng)運(yùn)行程序、手動(dòng)操作程序3個(gè)模塊；電機(jī)每走1步都要與參考直線(xiàn)上的點(diǎn)相比較，根據(jù)結(jié)果大小決定下一步的移動(dòng)方向。

所述的基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于：控制系統(tǒng)采用的PLC型號(hào)為S7-200Smart；選用的驅(qū)動(dòng)器為共陰接法，即驅(qū)動(dòng)器的脈沖信號(hào)負(fù)端子和方向信號(hào)負(fù)端子需與電源負(fù)極相連，因?yàn)槲鏖T(mén)子PLC的輸出信號(hào)是+24V，而驅(qū)動(dòng)器接收的控制信號(hào)是+5V，需要在PLC和驅(qū)動(dòng)器之間串聯(lián)一支2kΩ的電阻，從而將輸入信號(hào)電流控制在10mA左右，使輸入信號(hào)接近+5V，且由于PLC是PNP接法，故PLC和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器之間只能采用共陰接法，否則無(wú)法形成回路。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作和自動(dòng)操作的選擇；可進(jìn)行快速捕獲工件圖像并計(jì)算它的坐標(biāo)；遇到故障時(shí)自動(dòng)切斷電源；具有控制精度高、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)、安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型的軟件結(jié)構(gòu)流程圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)，其特征在于：控制系統(tǒng)采用PLC作為控制核心，輸入信號(hào)主要有啟停按鈕信號(hào)、X、Y、Z軸3個(gè)方向的限位開(kāi)關(guān)信號(hào)；輸出信號(hào)主要有X、Y、Z軸3個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)以及各種指示信號(hào)；具體包括工業(yè)攝像頭、PLC、急停開(kāi)關(guān)、位置傳感器、限位開(kāi)關(guān)、工業(yè)計(jì)算機(jī)、X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器、Z軸驅(qū)動(dòng)器、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、Z軸電機(jī)；其特征在于：急停開(kāi)關(guān)、位置傳感器、限位開(kāi)關(guān)、X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器、Z軸驅(qū)動(dòng)器直接與PLC連接；工業(yè)攝像頭與工業(yè)計(jì)算機(jī)相連后再與PLC連接；X軸驅(qū)動(dòng)器直接與X軸電機(jī)連接；Y軸驅(qū)動(dòng)器直接與Y軸電機(jī)連接；Z軸驅(qū)動(dòng)器直接與Z軸電機(jī)連接。

具體實(shí)施流程：位置傳感器獲得位置信息后傳給PLC，PLC再根據(jù)獲得的位置信息及工業(yè)計(jì)算機(jī)發(fā)送的操作指令，給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信號(hào)控制滑臺(tái)3個(gè)分支在各自方向按照給定的坐標(biāo)來(lái)運(yùn)動(dòng)，X軸方向與流水線(xiàn)傳輸帶平行，采用齒輪帶動(dòng)皮帶的驅(qū)動(dòng)方式，由X軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)行駛可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，而且定位準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)；橫向機(jī)構(gòu)由Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式與X方向相同，主要配合X方向完成坐標(biāo)定點(diǎn)；升降機(jī)構(gòu)由Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)形式與X方向相同，工作時(shí)沿垂直方向上下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工件的抓取和放置。

該控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示，具體流程分析如下：系統(tǒng)上電后，對(duì)各個(gè)端口進(jìn)行初始化，包括限位開(kāi)關(guān)的電平狀態(tài)，位置傳感器的電平狀態(tài)，脈沖寄存器狀態(tài)以及電磁閥門(mén)的狀態(tài)等；檢測(cè)并判斷電機(jī)位置是否在原點(diǎn)，如果不在原點(diǎn)，會(huì)根據(jù)設(shè)置的原點(diǎn)位置，移動(dòng)到指定原點(diǎn)，當(dāng)原點(diǎn)等待就緒后會(huì)對(duì)脈沖寄存器清零；當(dāng)有工件經(jīng)過(guò)時(shí)，位置傳感器電平狀態(tài)發(fā)生變化，然后攝像頭捕獲工件圖像，經(jīng)過(guò)圖像處理計(jì)算出相應(yīng)的參數(shù)；觸發(fā)電磁閥開(kāi)關(guān)完成吸氣動(dòng)作，抓取工件后，PLC根據(jù)圖像處理后的參數(shù)(X、Y二維平面坐標(biāo))給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖，控制三軸做相應(yīng)的移動(dòng)；當(dāng)調(diào)整好工件位置后，電磁閥開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，放置工件到相應(yīng)的位置，等待下一個(gè)工件的到來(lái)，一直循環(huán)到任務(wù)結(jié)束。