PLC控制的氣動模擬生產線

時間:2011-02-27 10:22:02 來源:

摘要：隨著工業自動化程度的提高，PLC控制的氣動系統在生產線中的應用越來越普及。本文敘述了由哈工大SMC氣動中心研制的氣動模擬生產線演示臺的原理及結構。該演示臺主要模擬在生產線中工件的組裝、裝箱、運輸及拆箱、拆卸等過程。用于在教學中演示氣動技術及PLC在自動化生產線上的應用。
關鍵詞：可編程控制器(PLC)　氣動　生產線

1　引言

　　PLC目前已廣泛應用于工業生產的自動化控制領域，無論是從國外引進的自動化生產線，還是自行設計的自動控制系統，都普遍采用了數字控制，而這些數字控制系統絕大部分是由單臺或多臺可編程控制器構成，PLC以其高可靠性和操作的簡便性等優點，已經形成了一種趨勢，這種趨勢正方興未艾。而氣動技術近年來也得到了迅速發展，由于氣動技術是以空氣為介質，具有防火、防暴、防電磁干擾、結構簡單、工作可靠、成本低及壽命長等優點，在工業生產的各個領域得到了普遍的應用。而PLC技術與氣動技術的一個共同點就是它們最基本的也是最具優勢的領域都是順序動作的邏輯系統，PLC的開關量控制和氣動技術的出力、點位控制或兩種功能的復合控制，使它們在各種自動化生產線中大有用武之地。
　　為了充分展示氣動技術及PLC在自動化生產線上的應用，哈工大SMC氣動技術中心研制了一臺氣動模擬生產線展臺，展示的是工件的組裝、拆卸及運輸。

2　系統的工作原理

　　模擬生產線示意圖如圖1所示，共分A區和B區兩個區。

圖1　模擬生產線示意圖

　　A區為工件的組裝、裝箱、搬運及拆箱、拆卸，包括三個機械手、四個轉運機、一個放球器和六條傳送帶，工作過程如下：A筒裝箱手將AL1帶上的4個空筒裝入箱中，A箱轉運機將有筒箱送到上層傳送帶AL2，運到放球器處將4個空筒裝球，然后由拉A箱轉運機將滿箱運到AL3上層帶上，至此工件的組裝、裝箱及搬運全部完成，接下來是拆箱、拆件及搬運的過程。A拆箱手將帶球筒分別拆送到ABL中帶上，然后分兩路進行，一路是空箱經AJ3空箱轉運機、AL4下層帶、拉A空箱器、AL5下層帶、AJ1A箱轉運機完成空箱運輸，并繼續進行A筒裝箱過程。另一路ABL帶上的有球筒運至A件分檢器處被檢出，由AS3A件分拆轉向手將球倒入球道，并將空筒放上AL1帶，空筒運至終點進行下次裝箱。在工作過程中，幾乎每個機械手、轉運機都在工作，因同時有多個箱及筒投入運行，工作效率是很高的。
　　B區模擬的是工件或產品的組裝、包裝和拆卸、運輸，包括三個機械手、兩個轉向器、一個檢蓋器和三條傳送帶、一個輸送機，工件由底和蓋組成。工作過程如下：B裝箱手將完整工件裝箱，輸送機將箱運到右端，B拆箱手將4個工件拆開并分別送到ABL中帶上，然后空箱由輸送機運回左端繼續裝箱，中帶上工件的底和蓋在經過檢蓋器時檢出是底還是蓋，若是底則由B件轉向器送上BL1裝配帶，若是蓋則由B裝蓋手進行裝蓋，B件門控器將組裝完成的 B工件放行，該工件再經B件轉向器送到B件帶上完成該件循環過程。
　　在A、B兩區同時循環運行過程中，中帶是最繁忙的，它的工作速度決定了生產線的節拍，同時中帶上的協調也非常重要，一是在A拆箱手和B拆箱手同時工作時必須協調好，否則有可能發生相互碰撞而損壞機械手，二是在帶上實際有三種工件在運行，即A有球筒、B底、B蓋，因此設計了A件分檢器和檢蓋器使中帶上的運行有條不紊地進行。
　　由于該模擬生產線是一個演示展臺，因此必須設計成由零件組裝到成品，再由成品拆成零件這樣一個循環過程，而實際的生產線往往只有從零件上到成品下線這一過程，所以該展臺事實上要比實際生產線復雜一些。

3　系統構成

　　(1)氣動系統

　　該系統的氣動件全部采用的是SMC公司的產品，共用了48個氣缸，48個兩位四通閥，2個真空發生器，其中檢蓋器由測長氣缸制成，B箱輸送機由1米長的無出桿氣缸制成，其它所有機械手、轉運機等均由普通氣缸制成。

　　(2)傳送系統

　　包括8個傳送帶和1個輸送機，除輸送機由無出桿氣缸制成外，傳送帶均由步進電機驅動，共使用了8臺步進電機。

　　(3)檢測系統

　　包括96個行程開關、6個接近開關、5個碰撞開關和1個測長氣缸。

　　(4)控制系統

　　該系統的全部控制功能由一臺松下電工FP3型可編程控制器實現，用于控制步進電機的的脈沖單元8個，控制系統原理框圖如圖2所示。

圖2　控制系統原理框圖