基于PLC的生产线运料车控制系统设计

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1、基于PLC的生产线运料车控制系统设计PLC-basedcontrolsystemdesignofchargingcarriage112张新荣，霍莹，王金民112ZHANGXin-rong,HUOYing,WANGJin-min（1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，西安710064；2.西安西电开关有限公司，西安710077）摘要：针对焊接生产线的控制要求，介绍了该生产线运料车控制系统的功能、设计原则，并建立了基于PLC的控制系统硬件架构，给出了控制系统的软件流程。通过实验室调试、触摸屏仿真的方法完成了软件的初步设计。最后通过现场实际调试及生产运行，证明该系统具有简便、灵

2、活及抗干扰性强的特点，极大地提高了生产效率，完全达到了设计要求。关键词：生产线；运料车；控制系统；PLC中图分类号：TP273　文献标识码：A　文章编号：1009-0134(2011)4(上)-0115-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).360引言个卸料工位，分别负责焊接件的焊接、装载和卸下（如图1所示）。其中焊接工位从左到右分别称现代工业生产中，自动化生产线的应用极大A、B、C、D工位。未焊接件在装料工位被装在提高了生产效率和生产质量。而生产线的设计、一运料车上（以下称为原料车），由控制系统控制造、控制及应用技术同样在生产过程中起着

3、重制运送到需要原料的焊接工位，该焊接件被卸到要的作用。相应工位后，原料车返回。当某焊接工位焊接完20世纪70年代以前，工业生产中对于大批量成，在卸料工位的运料车（以下称为成品料车）的生产通常采用以继电器为核心的自动化生产前来接料，由它运送焊接件到卸料工位，并在卸线。这种生产线虽然大幅度提高了生产效率，但料工位将焊接好的零件卸下进入生产线下游。两其灵活性、可维护性等都受到较大限制。美国通辆运料车运行在同一条轨道上。用公司首先提出设计一种可编程逻辑控制器来代替继电器为核心的电路的思路，由此产生了可编ׯ೗ଙכᇱଙכ程控制器（ProgrammableLogicController,PLC）

4、[1]并从此广泛应用于工业生产中。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反qoOqoPqoQqoRqoSqoTqoUqoVׯ೗ଙ܋߾࿋_߾࿋`߾࿋a߾࿋bᇱଙ܋应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和图1生产线布置图自动生产线的控制系统必须具有的可靠性和灵活性针对生产要求，该生产线的控制系统有以下[2]。可编程控制器可以满足这一要求且已被广泛应主要功能要求：用于各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。1）系统能判断运料车的当前位置；本文所介绍的控制系统是为一大型企业的焊2）系统具有避免运料车相撞的功能或措施；接生产线而设计的。该生产线的主要

5、特点是电磁3）每个工位均可召唤和送出运料车；干扰很强、生产节拍较弱、生产管理要求高等。4）每个工位具有显示目前运料车是否可用的这里所设计的控制系统从硬件、软件等多个角度功能；解决了现场控制中遇到的问题。5）每个工位具有寻求帮助的功能；1系统功能6）系统具有重要故障报警功能；7）系统具有紧急停车功能；该生产线上有4个焊接工位，1个装料工位和1收稿日期：2010-11-08作者简介：张新荣（1968-），男，教授，研究方向为机械系统动力学及控制。第33卷第4期2011-4(上)【115】8）系统具有基本的启动自检功能；非常清晰，有利于对软件的维护。图3所示为控制9）系统具有防止误操作功

6、能；软件的顺序功能图。软件编制中充分利用了现有10）系统具有一定的可扩展性。资源，在操作灵活性与防止误操作方面都设置了相应的措施。2硬件系统3.2自检功能2.1控制器的选型PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境中使用。根据PLC的特点及本项目的要求，控制系统的控制器选择西门子的S7-200系列CPU226，它具有24个输入及16个输出端口。2.2输入、输出点数的确定从系统的功能要求来看，需要的输入点数30个，输出点数为29个。所以，为了满足需要，还需另外扩展模块，这里选取一块EM22316入DC24V/16继电器出模块。图2为PLC控制器及扩展模

7、块输入输出配置图。2.3硬件中的抗干扰性设计由于系统运行的环境非常恶劣，在抗干扰性设计上专门采用了一些措施：1）设计中将低压电缆与高压电缆分开走线；2）使PLC及其相关装置的所有公共导线连接均接地至一个单点，该单点应当直接与系统接地相连；3）将所有的直流电公共回线在同一个单点接地相连并将24VDC传感器电源公共导线（M）与地连接；4）所有的接地线路使用较粗的14AWG电缆；5）为系统设计适宜的断路器并设置电涌抑制设备；6）使用屏蔽线路，获得防止电气噪声的最佳保护并在P