plc在流水线中的应用

plc在流水线中的应用

现在，一些生产厂家使用电灯器控制装置，导致大量能源消耗，这使得公司的成本难以降低，并给制造商带来了很多维护工作。随着信息技术和自动化技术的发展应用,越来越多的厂家采用基于PLC的组态软件控制对继电器进行替代。以玻璃生产为例,使用精度高、控制能力强的PLC对生产线炉辊道进行温度监控,可以充分利用其复杂的运算处理能力与逻辑分析能力,减轻工作人员的劳动强度,提高产品质量和生产效率,进而提升厂家的核心竞争力。1系统需求分析1.1原料温度变化某玻璃生产厂的流水线用于对玻璃制品进行深加工,图1为流水线的生产过程示意图。生产过程可以简要描述为:将玻璃原料通过炉辊道输送至加热炉,图1中所示的数字“1”至数字“7”表示七个温度逐渐升高的区域,原料从1区进入,依次经过七个区域,实现平稳升温,在“8”区深加工后从下料辊道逆向平稳降温返回。系统通过四个电机实现上料和下料,包括前向牵引、后向牵引、前炉引导和后炉引导。1.2实时监控界面可实现在提高生产效率、降低运行成本的理念下,系统的具体技术要求为:(1)能够根据实际温度自动调节上、下料的速度,能够对电机进行精确控制,实时调整电机速度。(2)可以通过监控界面实时监视生产流程,对事故隐患进行预警,出现事故立即报警。(3)系统历史数据能够自动录入数据库中以供用户查询和分析。结合已有的继电器网络,采取基于PLC的系统体系,将一部分传统继电器的逻辑线路用PLC内部继电器逻辑替代,充分发挥PLC通用性强、具备编程能力、可靠性高的优势,能够满足以上的用户需求,也能为生产厂家节省开发成本,降低维护费用。2选区和设计2.1生产线机械部分的特点和需求设计基于PLC的玻璃生产线自动化控制系统时,应遵循的原则如下:(1)应该实现生产线控制的自动化和智能化,在系统设计前期结合现场调查的实际情况,根据生产线机械部分的特点和工作人员的实际需求,一同做出设计方案。(2)在满足生产线控制需求的前提下,应该尽可能使系统简单经济、维护方便。(3)应该保证系统的可靠性和安全性。(4)由于生产线的生产能力有继续提升的潜力,应该在PLC容量设计中留下充裕的余量,便于配合扩容。2.2温度采集模块的设计结合系统的实际需求,采用的硬件设备如下:选择FBE—40MC作为核心PLC,FBE—40MC在永宏系列中属于高功能型,该型号的PLC包含了两个RS—232,一个RS—485共计三个内部接口,16点输出,24点DC24V输入;八路单相或者四路AB相高速计数,最高频率为20kHz;一路最高频率为20kHz的脉冲输出;内置PID指令,可以满足本设计的实际需求。因为全套生产流水线控制系统包括了20路输出与26路输入,需要增加扩展模块。为保证系统具备可扩展性,将FB—8EX与FB—8EY作为其输入点与输出点的扩展端。永宏的FB—8EX作为扩展配套输入模块,具有八个直流24V输入端口,其FB—8EY作为扩展配套输出模块,有八个输出。两个扩展模块与核心PLC的连接是通过扩展数据线实现的。热电偶采集温度模块内部含有微处理器,是对现场温度进行监控的模块。通过高精度模/数转换器和多路模拟开关对现场温度进行采集,并通过模拟数字转换把温度变为数字量,在微处理器进行处理之后转换成实际温度的值,经过协调数据总线,传输到核心PLC处。通过这样的方式,减轻了核心PLC对温度进行采集与转换的工作量,而且可以隔离现场电平与PLC直流逻辑电平,增强了PLC的可靠性。基于这样的考虑,选取永宏FB—4AK18作为系统专门的温度控制模块单元,FB—4AK18可以对十八路温度值进行直接采集,在核心PLC的配合下控制十八路的PID温度。由于需要调节下料辊道与上料辊道的运行速度,假如在滚筒结构之上添加变速箱装置,会为上下料的机构添加复杂度,为用户日后升级生产线带来困难,因此决定采用变频器实现此功能。该系统选择的变频器为台达变频器VFD-M,支持MODBUS通讯模式,和同样支持MODBUS-RTU通信协议的永宏PLC可以实现匹配,变频器可以经由FB—DTBR的portl接口实现通讯,从而对上、下料辊道电机进行控制。为了实现PLC与变频器和上位机之间的通讯,采用FB—DTBR作为通信适配器,以实现对电机的控制。图2为整个系统整体结构:2.3软件设计2.3.1选择开关程序流水线整体设计如图3所示,在系统投入运行时,可以根据开关的具体状态来选择手动程序、自动程序与维修程序。温控程序独立于整个系统,对各个加热间的温度进行实时控制。3.3.2加热量的确定采用自动判断的方式加热温度温度控制程序流程如图4所示,该系统对于每一个加热间的温度进行单独设置,根据相关热电偶的反馈值,温度控制程序进行自动判断,如果温度已经超过最高值,就停止加热;如果温度已经低于最低值,就开始继续加热,否则就维持原有状态。2.3.3正常工况下的动作手动控制程序拥有与自动控制程序相同的流程,自动控制程序不需要人为的干预,完全自动进行,而手动控制程序是一步一步分步骤执行的。图5为手动自动控制流程。图5中名词的解释如下:下进:指的是在传动杆的作用之下,下层的小车准备出货,由7号炉向1号炉移动;下退:运动一个车位后,传动杆准备进行下次引导,回到初始位置;前升:上层7区经过加工后的小车通过托盘机构的上升运下来;前开:为便于小车下降,打开七区上层的轨道;前降:小车载托盘机构的作用下由上层移动到下层;前合:将七区上层的轨道进行复位操作;后升:上层车位在七区小车下降后出现空闲,在进口一区,通过托盘,加入原料小车;后进:为实现进一步加工,分别向右移动一区到六区的小车,以填补七区的空位;后退:为进行下一辆小车的牵引,复位上层传送横杆;后降:复位一区上升托盘。可以看出,在整个的动作流程中,十个相关的动作步骤是循环往复、完全连续的。对于每一个动作,均可利用断电保持的状态号进行记忆,即使发生停电,动作也能保持。图6为PLC电路接线端子图。3高级软件设计3.1运行状态监控上位机软件主要实现监控功能:对玻璃生产流水线实时监控,获得运行状态数据、工艺数据等;根据生产管理的需要,对数据进行分析,提供统计分析图。监控系统还要具备工业参数传送的功能,使流水线按设定要求运行。3.2实时采集监控设备分别包括:(1)参数设定模块:对通讯参数进行设置,安装PLC驱动,添加新的I/0设备等。(2)数据词典设置模块:实现上位机与下位机的联系,维护实时数据库系统,反映现场生产状况,支持操作人员的指令。(3)页面设置模块:可以代替硬件控制台,对生产全程进行控制。(4)权限设置模块:为不同角色的用户分配访问与操作的相关权限。4控制并满足对导线的控制PLC的特点是具有强大的控制能力、高精度、高可靠性,具有复杂的逻辑能