基于PLC控制的自动化生产线控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种自动化生产线控制系统，具体为一种基于PLC控制的自动化生产线控制系统。

背景技术：

目前，国外自动化生产线的发展主要表现为高度智能化和高度自动化，如西门子德马泰克是物料输送自动化供应商，主要致力于电子工业的自动化表面贴装系统和多层PCB激光钻孔机等。国内自动化生产线主要是针对专用的需求而设计。华昌达是汽车及工程机械行业成套自动化生产设备商，主要生产焊装车间、涂装车间等设备。江苏天奇是国内自动化生产系统整体解决方案供应商，主要产品有汽车总装、焊装、涂装，车身储存物流自动化系统，自动化立体仓库系统，机场物流自动化系统等。

但是，这些生产线存在很多缺点，比如换了一套类似的加工产品时，操作工人需重新修改控制参数，不仅消耗时间，而且影响生产。其次是由于其特殊性和使用局限性，并不能很好地满足控制需求，而且购买整套控制系统价格也极其昂贵，对于中小企业显然无法承受。为了得到能够满足自动化生产线装配要求的控制系统，进而提高生产效率，降低生产成本，本系统以S7-200SmartPLC为核心控制器，应用改进的插补方法，完成运动控制，实现了准确的定点移动。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于PLC控制的自动化生产线控制系统，用以解决现有自动化生产线控制系统可靠性低和控制精度不能满足生产需要的难题。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：基于PLC控制的自动化生产线控制系统，其特征在于：控制系统采用PLC作为控制核心，输入信号主要有启停按钮信号、X、Y、Z轴3个方向的限位开关信号；输出信号主要有X、Y、Z轴3个方向的步进电机控制信号以及各种指示信号；具体包括工业摄像头、PLC、急停开关、位置传感器、限位开关、工业计算机、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机；其中，急停开关、位置传感器、限位开关、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器直接与PLC连接；工业摄像头与工业计算机相连后再与PLC连接；X轴驱动器直接与X轴电机连接；Y轴驱动器直接与Y轴电机连接；Z轴驱动器直接与Z轴电机连接。

所述的基于PLC控制的自动化生产线控制系统，其特征在于：位置传感器获得位置信息后传给PLC，PLC再根据获得的位置信息及工业计算机发送的操作指令，给驱动器发送控制信号控制滑台3个分支在各自方向按照给定的坐标来运动，X轴方向与流水线传输带平行，采用齿轮带动皮带的驱动方式，由X轴步进电机驱动，直线行驶可实现高速运行，而且定位准确，运行平稳；横向机构由Y轴步进电机驱动，驱动方式与X方向相同，主要配合X方向完成坐标定点；升降机构由Z轴步进电机驱动、驱动形式与X方向相同，工作时沿垂直方向上下运行，实现工件的抓取和放置。

所述的基于PLC控制的自动化生产线控制系统，其特征在于：软件设计采用改进插补法原理，具体可分为公共子程序、自动运行程序、手动操作程序3个模块；电机每走1步都要与参考直线上的点相比较，根据结果大小决定下一步的移动方向。

所述的基于PLC控制的自动化生产线控制系统，其特征在于：控制系统采用的PLC型号为S7-200Smart；选用的驱动器为共阴接法，即驱动器的脉冲信号负端子和方向信号负端子需与电源负极相连，因为西门子PLC的输出信号是+24V，而驱动器接收的控制信号是+5V，需要在PLC和驱动器之间串联一支2kΩ的电阻，从而将输入信号电流控制在10mA左右，使输入信号接近+5V，且由于PLC是PNP接法，故PLC和步进驱动器之间只能采用共阴接法，否则无法形成回路。

本实用新型的优点是：本实用新型可实现手动操作和自动操作的选择；可进行快速捕获工件图像并计算它的坐标；遇到故障时自动切断电源；具有控制精度高、操作方便、实用性强、安全性高等诸多优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的软件结构流程图。

具体实施方式

结构框图如图1所示，基于PLC控制的自动化生产线控制系统，其特征在于：控制系统采用PLC作为控制核心，输入信号主要有启停按钮信号、X、Y、Z轴3个方向的限位开关信号；输出信号主要有X、Y、Z轴3个方向的步进电机控制信号以及各种指示信号；具体包括工业摄像头、PLC、急停开关、位置传感器、限位开关、工业计算机、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机；其特征在于：急停开关、位置传感器、限位开关、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器直接与PLC连接；工业摄像头与工业计算机相连后再与PLC连接；X轴驱动器直接与X轴电机连接；Y轴驱动器直接与Y轴电机连接；Z轴驱动器直接与Z轴电机连接。

具体实施流程：位置传感器获得位置信息后传给PLC，PLC再根据获得的位置信息及工业计算机发送的操作指令，给驱动器发送控制信号控制滑台3个分支在各自方向按照给定的坐标来运动，X轴方向与流水线传输带平行，采用齿轮带动皮带的驱动方式，由X轴步进电机驱动，直线行驶可实现高速运行，而且定位准确，运行平稳；横向机构由Y轴步进电机驱动，驱动方式与X方向相同，主要配合X方向完成坐标定点；升降机构由Z轴步进电机驱动、驱动形式与X方向相同，工作时沿垂直方向上下运行，实现工件的抓取和放置。

该控制系统的软件结构流程图如图2所示，具体流程分析如下：系统上电后，对各个端口进行初始化，包括限位开关的电平状态，位置传感器的电平状态，脉冲寄存器状态以及电磁阀门的状态等；检测并判断电机位置是否在原点，如果不在原点，会根据设置的原点位置，移动到指定原点，当原点等待就绪后会对脉冲寄存器清零；当有工件经过时，位置传感器电平状态发生变化，然后摄像头捕获工件图像，经过图像处理计算出相应的参数；触发电磁阀开关完成吸气动作，抓取工件后，PLC根据图像处理后的参数(X、Y二维平面坐标)给驱动器发送脉冲，控制三轴做相应的移动；当调整好工件位置后，电磁阀开关断开，放置工件到相应的位置，等待下一个工件的到来，一直循环到任务结束。