引言

　　隨著工業自動化的發展，PLC與自動生產線在工業生產中應用越來越廣泛，尤其是PLC具有強大的算術運算、定時、計數、邏輯控制、順序控制、存儲等功能。自動生產線是由工件傳送系統和控制系統，將一組自動機床和輔助設備按照工藝順序聯結起來，自動完成產品全部或部分制造過程的生產系統。自動生產線的工件傳送系統一般包括上下料裝置、傳送裝置、組合加工和儲料裝置。在特定情況下需要采用執行機構完成不同工件的傳送。主要描述自動生產線中的一個環節，通過自動分選裝置分別將不同的工件輸送到不同的生產線上。PLC與氣動裝置在自動分選與卸物的應用，可以借鑒為各種氣動與控制系統設計的應用范例，同時作為液壓與氣動、自動化設計等課程的工程項目訓練與教學的平臺。

1 自動分選裝置設計

　　1.1分選裝置工作狀態分析

　　自動生產線上有不同工件，根據系統設計的要求，會分選進入相關的生產線。揚州電力設備修造廠的設備主生產線上有很多工件，按照不同的裝配要求分配到A生產線與B生產線，通過工件識別傳感器識別A線工件與B線工件，再由自動分選裝置的氣動技術移位到相應的生產線上。自動分選裝置示意圖如圖1所示。

　　若工件A：下降氣缸Y降落、機械手通過握緊氣缸Z握緊、提升氣缸Y提升、氣缸X1左行、下降氣缸Y降落、握緊氣缸Z松開，使工件放在歸定的A生產線上，提升氣缸Y提升、氣缸X1右行原位、待下個工作的識別判斷。

　　若工件B：下降氣缸Y降落、機械手通過握緊氣缸Z握緊、提升氣缸Y提升、氣缸X2右行、下降氣缸Y降落、握緊氣缸Z松開，使工件放在歸定的B生產線上，提升氣缸Y提升、氣缸X2左行到原位、待下個工作的識別判斷。

　　1.2 氣動回路的設計

　　自動分選裝置的氣動控制回路（見圖2）是由2個握緊氣缸Z（根據需要，有時5個）、一個提升氣缸Y、一個A線氣缸X1、一個B線氣缸X2、一個工件識別傳感器SP、組成，另外有握緊到位傳感器SZ，分選裝置有物傳感器SW，上升到位傳感器SY+，下降到位傳器SY-，A線氣缸左行到位傳感器SX1-，A線氣缸右行到位傳感器SX1+，B線氣缸左行到位傳感器SX2-，B線氣缸右行到位傳感器SX2-，握緊松開二位五通電磁閥YVZ，上升下降二位五通電磁閥YVY，A線二位五通電磁閥YVX1，B線二位五通電磁閥YVX2，氣缸的動作狀態及電磁閥的狀態見表1。

表1 電磁閥、氣缸狀態表

2 控制系統設計

　　2.1 流程圖及控制系統狀態分析

　　系統的初始狀態為：氣缸Z松開、握緊到位SZ傳感器為0；氣缸Y上極限，上升到位傳感器SY+為1；氣缸X1右極限，A線右行到位傳感器SX1+為1； 氣缸X2左極限，B線左行到位傳感器SX2-為1。

　　根據系統工作原理，設計出系統流程圖（見圖3）。經系統識別傳感器判斷，分別從A線與B線分析自動分選裝置的控制流程：

圖3 設計出系統流程圖

　　若是A線工件則系統對應的電磁閥工作時序為：YVY失電（下降到位傳感器SY-為1）、YVZ得電（握緊到位SZ傳感器為1，分選裝置有物傳感器SW為1）、YVY得電（上升到位傳感器SY+為1）、YVX1得電（A線左行到位傳感器SX1-為1）、YVY失電（下降到位傳感器SY-為1）、YVZ失電（握緊到位SZ傳感器為0）、YVY得電（上升到位傳感器SY+為1，分選裝置有物傳感器SY為0）、YVX1失電（A線右行到位傳感器SX1+為1）回到原位。

　　若是B工件則系統的對應的電磁閥工作時序為：YVY失電（下降到位傳感器SY-為1）、YVZ得電（握緊到位SZ傳感器為1，機械手有物傳感器SW為1）、YVY得電（上升到位傳感器SY+為1）、YVX2得電（B線右行到位傳感器SX1+為1）、YVY失電（下降到位傳感器SY-為1）、YVZ失電（握緊到位SZ傳感器為0）、YVY得電（上升到位傳感器SY+為1，機械手有物傳感器SW為0）、YVX2失電（B線左行到位傳感器SX2-為1）回到原位。

　　2.2 PLC設計

　　本系統核心是采用西門子S7-200系列的CPU224的PLC為中央處理單元，輸入點有14個點，輸出點有10個點。各點的分布情況見圖4。輸入點分別有信號采集與模式選擇2種方式，工件識別傳感器通過數據通信口RS-485口與PLC相連，由急停按鈕（I0.0）、信號判斷采集（I0.1）、位置采集（I0.2~I1.1）、氣路保護（I1.5）4部分組成。模式選擇分別由自動、手動、停止3部分組成，另增設手動狀態下的點動步進開關，作調試或檢修過程的步進。

圖4 各點的分布情況

　　以A線生產線來說明分選的控制過程（見圖5）： 1，下降；2，握緊；3，上升；4，左移；5，下降；6，松開；7，上升；8，右移。下降時的限位狀態為：SZ為0、SW為0、SX1+為1、SX1-為0、SY+從1到0、SY-從0到1。以此類推，可以分析出各個狀態的行程狀態。通過各個狀態的行程對A線工作過程的3個二位五通電磁閥進行過程控制，根據工作原理得出圖6的電磁閥得電時序圖。經過狀態邏輯計算，設計出PLC梯形圖（略）。

　　2.3 HMI的設計

　　MT500 系列觸摸屏專門為工業環境設計，它的適用溫度范圍 (0～45°C)和PLC 的使用范圍是一樣的。打開Easy-Manager，選擇Easy-Builder，在菜單“編輯”中選擇“系統參數”項,在對話框中，PLC類型選擇SIEMENS的S7-200，人機類型選擇MT510T（640×640），完成參數的設定。

3 結語

　　本系統通過PLC的智能化控制自動生產線上的氣動機械手，結構簡單、成本低廉、自動化程度高、操作方便，運行一年來性能穩定，可以廣泛應用到自卸系統的各個領域，同時也可以作為教學與課程設計的一個實用的范例。