1.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計的背景與意義

    當今世界的各行各業(yè)，無論是大型綜合性企業(yè)，還是小型的私企，都強烈需求高度自動化的生產(chǎn)流水線，用以提高生產(chǎn)效率，來創(chuàng)造更高的生產(chǎn)價值。如何提高生產(chǎn)效率成為所有從事生產(chǎn)的人們的共同問題。而PLC 控制技術(shù)作為一種高度自動化的過程控制技術(shù)，在生產(chǎn)線系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)自動化程度的不斷提升則使得整個工控行業(yè)越來越多的開始思考如何利用自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)來裝備自己、提升整企業(yè)的生產(chǎn)水平，通過提高整個生產(chǎn)水平來轉(zhuǎn)化成為盈利，從而創(chuàng)造源源不斷的經(jīng)濟效益。

    PLC 作為現(xiàn)在工控界的寵兒，首當其沖成為生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的必選。我國工控業(yè)許多方面都應(yīng)用了PLC 控制技術(shù)，然而，我國的PLC產(chǎn)業(yè)尚屬于發(fā)展階段，許多方面還不夠完善，不能夠很好的為我國工業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。所以我們更應(yīng)該努力學習國外的先進的PLC控制技術(shù)，不斷的完善和創(chuàng)新，以實現(xiàn)我國工控行業(yè)的大發(fā)展。

2.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計的可行性分析

    在工業(yè)領(lǐng)域中，控制系統(tǒng)是整個工業(yè)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)核心，而工控系統(tǒng)性能高低的主要因素是控制器的選擇，而當今工控行業(yè)用的最多的還是可編程控制器（PLC），PLC 是一種可編程的存儲器，用于內(nèi)部存儲程序和執(zhí)行邏輯去處、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的控制指令，并且通過數(shù)字或模擬式輸入或輸出控制各程不同機械協(xié)同操作或者生產(chǎn)運轉(zhuǎn)。PLC 的設(shè)計主要是能將控制命令圖像化，在我們進行程序編寫時能夠很簡單便捷地看懂電路控制圖紙，能夠很簡單地修改或更正控制電路不良，通過其軟件在線狀態(tài)時信號通過線路時其帶電狀態(tài)來檢測其控制的準確性與實際操作性。工業(yè)控制的優(yōu)良的判定應(yīng)該有以下幾個參數(shù)的存在，實時性、準確性、協(xié)同性和安全性。而在對PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進行開發(fā)利用時我們可以從以下幾點進行可行性分析：

    一是在性能層面上的。互相比較來說，西門子系列的PLC 在性能上具有無可置疑的優(yōu)勢，無論是可操作性還是穩(wěn)定性上，但其高昂的價格也令人望而卻步。故而較次之的三菱系列PLC 成為國內(nèi)比較大眾化的選擇。為了控制成本，提高性價比，國內(nèi)生產(chǎn)的PLC 也得到越來越廣泛的應(yīng)用，如信捷、臺達系列的PLC，其性能雖然比不上那些西門子、三菱，但在大部分不是要求十分精確嚴格的生產(chǎn)中還是能完全勝任。

    二是要看該生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個時不時出現(xiàn)故障的生產(chǎn)系統(tǒng)是不可能符合當代快節(jié)奏的生產(chǎn)要求。工業(yè)控制中PLC 控制技術(shù)主要是一種過程控制技術(shù)，它不同于單片機控制與ARM 嵌入式的控制，PLC 控制技術(shù)能夠在沒有生產(chǎn)前就能提前通過設(shè)計電路去判定設(shè)計的過程電氣邏輯狀況，電路各個電氣元件間的邏輯正確才是控制的主要條件。在工業(yè)PLC 控制中，各種信號燈的狀態(tài)就能很實時的反映出機器運行的具體狀況。在我們大型的工業(yè)控制技術(shù)中，由于控制信號比較復(fù)雜，在邏輯上有時存在競爭的這種狀況，我們可以采用分塊操控的技術(shù)進行改善，在分塊進行設(shè)計時，要分清主次順序去進行相應(yīng)設(shè)計。PLC 應(yīng)用于工控系統(tǒng)應(yīng)該著眼于電氣控制方面，在主要控制電氣箱內(nèi)我們必須加上反饋回路來保護電氣電路能夠正常工作。在設(shè)計中也要采取控制信號來模擬單片機中的中斷的概念要設(shè)計保護電路，在發(fā)生電路故障時能及時地停止其它工作來執(zhí)行停電保護的措施。三是系統(tǒng)的可操作性。生產(chǎn)系統(tǒng)完成一系列生產(chǎn)流程，其操作過程越簡潔越好。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，功能的分類與集成必須高度和諧統(tǒng)一，不存在操作的死角與重合。各種系列的PLC 一般都自帶相應(yīng)的編程軟件，編程思想也大同小異。所以最后系統(tǒng)的可操作性就取決于生產(chǎn)線機器的配置與生產(chǎn)線編程程序的完美程度，生產(chǎn)線機器的配置已成定居，姑且不論，所以做好程序編寫就成為重中之重。程序的編寫取決于編程人員，而編程重在細節(jié)，大體的流程每個工程師都會，而細節(jié)處理方面，卻各有差別。一個優(yōu)秀的電氣工程師能夠集思廣益，將生產(chǎn)系統(tǒng)所涉及到的任何細小問題都解決，不放過任何一個疑點。

    四是系統(tǒng)的安全性。安全生產(chǎn)是生產(chǎn)的前提，不能保障安全的生產(chǎn)系統(tǒng)是完全不可取的。安全性是一個工程最重要的必備要求，由于PLC 采用控制方式是利用弱電控制強電的工作方式，故而在安全性方面不存在較大問題。PLC 設(shè)計的另外一個便捷式構(gòu)想就是觸摸屏的設(shè)計， 觸摸屏設(shè)計主要是以實用直觀簡潔為主要依據(jù)對象來進行設(shè)計。觸摸屏設(shè)計能夠更好更直觀地從顯示屏上觀察生產(chǎn)系統(tǒng)的工作狀況與實時了解控制信號的控制過程。

3.基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計的整體構(gòu)想

    本次設(shè)計采用西門子S7-200 系列的PLC，通過機械手，傳送帶，傳感器等一系列裝置來實現(xiàn)供料、檢測、加工、機械手、分揀等功能。其中，每一個工作單元都是一個機電一體化的系統(tǒng)，也可以看成一個獨立的工作系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)主要是電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)與氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可以通過安裝在其上面的傳感器的信號可以判斷這些執(zhí)行機構(gòu)的運動位置。傳感器是自動化生產(chǎn)線中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的必備裝置。

    供料單元完成整個系統(tǒng)的供料流程，將產(chǎn)品原料輸出，配合觸摸屏作為整個系統(tǒng)的基站。判斷出原料的顏色大小并將其判斷信息發(fā)給下一環(huán)。搬運單元由無桿氣缸和機械手等部件組成，通過伸縮、移動、抓取等動作，氣缸將料倉中的工件輪流吸出，由真空吸盤吸取，通過旋轉(zhuǎn)臂投入到大工件的空腔中。檢測單元檢測加工物件的各種特性，如高度、材質(zhì)、硬度、顏色等。主要由工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識別模塊、硬度測試模塊等組成。

    在新的PLC 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)投入使用時， 我們要對新系統(tǒng)間斷性的做調(diào)試與測試。在PLC 生產(chǎn)線控制開發(fā)的過程中，調(diào)試和測試是極其重要的。無論花費如何多的精力和時間對其進行檢測都是存在其必要性的。新的PLC 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的測試一般包含兩個階段，第一個階段是電氣工程師在編寫程序過程中要不斷的對每個功能進行調(diào)試與測試，以保證這部分功能能夠完美運行，不被其他的組件所干擾。第二個部分是對部分模塊逐步測試完成后組成整體，再對整體的運行進行整體綜合性的測試，以保證整體的連貫性。綜上所述，我從PLC的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計背景和意義以及可行性及整體構(gòu)想進行了大致的分析和概括。并以此來說明基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)利用對現(xiàn)今生產(chǎn)企業(yè)的重要作用，由此可見，基于PLC 的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)與利用符合當今時代生產(chǎn)發(fā)展的迫切需求，對于推進我國工控行業(yè)的發(fā)展有著極為重要的作用。