自动生产线物料供给单元的PLC控制

PAGEPAGE17自动生产线物料供给单元的PLC控制摘要生产线的物料供给单元的程序采用A-BMicroLogix1400PLC作为控制器，控制一个完整的物料供给过程。介绍了物料供给单元控制器结构、性能指标。还结合图片介绍了所应用的各种元器件的功能与参数，包括气缸磁性开关D-C73、光电传感器CX-411D、接近开关TL-Q5MC1-Z、气动电磁阀SVK0120及永磁低速同步电动机55TDY4等。简要说明了各个元器件在物料供给单元所起的作用。关键词：自动控制，MicroLogix1400，传感器，梯形图程序设计1系统的组成与控制要求1.1系统组成物料供给单元分为自动与手动两部分。可实现传送带控制、仓位选择控制和推料控制。在送料过程中，当井式供料塔中没有料时，两个料仓对应的报警灯会分别亮起。本单元用永磁同步电动机55TDY4来带动传送带的运行。磁性开关传感器D-C73用来检测推料杆的位置，从而控制气动电磁阀SVK0120驱动推料杆返回原始位置。用欧姆龙TL-Q5MC1-Z传感器来检测两个井式供料塔中哪个到达推料位置。用光电传感器CX-411D来检测料仓内是否有料块存在。本控制单元由立体框架式及支架、双料井式供料机、MicroLogix1400可编程控制器、各种传感器和控制开关、传送带、推供料仓气缸、推料气缸和气动控制装置等部分组成。1.2控制要求物料供给单元应能实现以下控制要求：（1）料仓上料自动检测。能实时分别检测两个料仓中有料或无料。（2）当料仓气缸在原点（料仓1在推料位置），且检测传感器检测到料仓1中有料块时，系统自动将料块推出；（3）当料仓气缸在限位（料仓2在推料位置），且检测传感器检测到料仓2中有料块时，系统自动将料块推出；（4）当推料气缸在原点时，如果料仓1内检测到没有料块，而料仓2内检测到有料块时，料仓气缸动作，将料仓2移动到推料位置，将料块推出；（5）当推料气缸在限位时，如果料仓2内检测到没有料块，而料仓1内检测到有料块时，料仓气缸动作，将料仓1移动到推料位置，将料块推出；（6）当料块从料仓被推出时，传送带动作，将料块运送到下一个单元。2主要控制元件的功能与原理2.1可编程控制器MicroLogix1400图2.1控制器A-BMicroLogix1400图2.21766-L32BXB的输入输出端子本设计使用Micrologix1400/1766-L32BXB可编程控制器，其外形如图2.1所示。需使用8.1版本的RSLogix500进行编程。PLC作为一种特殊形式的计算机控制系统，利用计算机技术对传统的硬件逻辑控制系统“继电器控制”进行“硬件软化”，在运行方式上，PLC的软件逻辑与继电器控制系统的硬件逻辑存在根本的区别，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈的触点时，该线圈的触点才会动作。而且每次它只执行一条指令。从这个意义上说，PLC以“串行”方式工作。1766-L32BXB控制器其外形如图2.2所示。其输入端子共20个，IN0-IN19；四个输入公共端，COM0-COM3；其中COM0(IN0-IN3)，COM1（IN4-IN7），COM2(IN8-IN11)，COM3(IN12-IN19)。其输出端子共12个，OUT0-OUT11；输出公共端6个，DC0(OUT0)，DC1(OUT1)，DC2(OUT2-OUT7)，DC3(OUT8)，DC4(OUT9)，DC5(OUT10-OUT11)。MicroLogix1400有2个串口和一个内置Ethernet端口，支持EtherNet/IP点对点Messaging通讯功能。2.2永磁低速同步电动机55TDY4永磁低速同步电动机55TDY4外观如图2.3所示，电压220（V），频率50（HZ），输入功率16（W），输入电流0.075（A），同步转速60r/min，重量0.75（KG），电容0.47uf/400V，电阻1KΩ/8W，输出转速低、转矩大、功率大。永磁低速同步电动机通过脉振磁场变换能量。电枢绕组中通过对称的三相电流时，定子将产生一个以同步转速推移的旋转磁场。在稳态情况下，转子转速恒为磁场的同步转速。于是，定子旋转磁场与转子的永磁体产生的主极磁场保持静止，它们之间相互作用产生电磁转矩，拖动转子旋转，进行机电能量转换。 图2.3永磁低速同步电动机55TDY4的外观图2.4接近开关TL-Q5MC1-Z的外观2.3接近开关TL-Q5MC1-Z接近开关TL-Q5MC1-Z外观如图2.4所示。品牌:OMRON/欧姆龙；型号:TL-Q5MC1；反应频率:2ms；额定电压:12-24（V）；额定电流:200mA；检测距离:2mm。电感式接近开关由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属导电体。2.4光电传感器CX-411D光电传感器CX-411D外观如图2.5所示。投光元件为红色LED，检测距离为70mm。光电传感器将光的电信号转换为开关信号，使用交流电源，取代接触式行程开关，防止互相干扰。光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。 图2.5光电传感器CX-411D的外观图2.6气动电磁阀SVK0120的外观2.5气动电磁阀SVK0120气动电磁阀SVK0120的外观如图2.6所示。标准电压：直流：24（V）；环境及介质温度：最高50℃；气动电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，气动电磁阀的每个孔都通向不同的管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边。气动电磁阀通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的孔，通过气动电磁阀的气的压力来推动气缸的活塞，这样通过控制气动电磁阀的电磁铁的电流就控制了整个电磁阀的机械运动。2.6磁性开关D-C73磁性开关D-C73的外观如图2.7所示。磁性开关D-C73外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。磁性开关控制气缸的工作过程：通过检测运行过程之中活塞上面的磁环，用来确定活塞在汽缸中的位置，通过磁性开关控制电磁阀线圈动作，来控制汽缸中活塞动作。图2.7磁性开关D-C73的外观2.7气缸图2.8单杆气缸SCDJB16-125的结构图2.9双杆气缸SCDJB16-75的结构单杆气缸的外形如图2.8所示，单作用气缸仅一端有活塞杆，实现一个方向运动，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，活塞杆只能借助弹簧的外力将其推回。单杆汽缸只能靠气体的推动力前进或后退，恢复动作要靠弹簧的推力或缩力。双杆气缸的外形如图2.9所示。双杆汽缸从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。可以靠气体前后往返动作。线圈通电线圈断电图2.10双作用单杆气缸动作原理图双作用单杆气缸动作原理如图2.10所示。线圈通电时，气体从P（储气罐）通入A出口，推动活塞右移；线圈断电时，气体从P（储气罐）通入B出口，推动活塞左移。

3硬件设计3.1Address/Symbol表表3.1Address/Symbol表序号AddressSymbolDescription1I:0/0STORE2料仓2到位检测2I:0/1STORE1料仓1到位检测3I:0/2DETECTION1料仓1物料检测4I:0/3DETECTION2料仓2物料检测5I:0/4RETURN推料气缸回位6I:0/5REACH推料气缸到位7I:0/8SB1急停8I:0/9SB2自动手动切换9I:0/10SB3料仓2到位10I:0/11SB4料仓1到位11I:0/12SB5推杆12I:0/13SB6启动13O:0/0MOTOR传送带运行14O:0/1STORE_CY料仓气缸电磁阀15O:0/2PUSH_CY推杆气缸电磁阀16O:0/8HL1料仓1报警17O:0/9HL2料仓2报警3.2PLC接线图PLC接线图如图3.1所示图3.1PLC接线图4软件设计4.1程序设计流程图模块1控制流程图如图4.1所示。图4.1物料供给单元流程图4.2梯形图程序物料供给单元主程序用于手动/自动切换，梯形图如图4.2所示。图4.2物料供给单元梯形图主程序主程序：实现手动/自动的切换当物料供给单元子程序自动，梯形图如图4.3-4.7所示。图4.3物料供给单元梯形图自动子程序（a）图4.4物料供给单元梯形图自动子程序（b） 图4.5物料供给单元梯形图自动子程序（c） 图4.6物料供给单元梯形图自动子程序（d）图4.7物料供给单元梯形图自动子程序（e）自动子程序：实现自动效果，将手/自动开关切换到自动工作状态。按下启动按钮SB6，当料仓1或仓2到位检测传感器有信号，并且料仓1或料仓2料块检测传感器有信号，推料气缸回位传感器有信号时，推杆动作，随后电机转动，传送带开始运行。每隔3秒自动将其推出。直至料仓1或料仓2内料块推净，料仓1或料仓2报警灯亮起。此时料仓1或料仓2物料检测传感器没有信号，料仓2物料检测传感器有信号，料仓气缸电磁阀动作，将料仓转换。料仓2或料仓1推料动作过程同料仓1或料仓2。当仓1和仓2料都推完了整个过程停止随后料仓1或料仓2报警指示灯亮，如果没有添加料快定时器t4：0开始计时计时完毕电机停止。提醒添加料快。添加料快之后按下SB6程序继续接着上面过程动作。按下急停按钮，动作停止。物料供给单元主程序用于手动/自动切换，梯形图如图4.8-4.10所示。图4.8物料供给单元梯形图手动子程序（a）图4.9物料供给单元梯形图手动子程序（b）图4.10物料供给单元梯形图手动子程序（c）手动子程序：实现手动效果将手自动开关切换到手动工作状态。按下启动按钮，电机转动，传送带开始运行。料仓1检测传感器有信号，按下推杆按钮，推料气缸动作，将料块推到传送带上；料仓1检测传感器没有信号，料仓1报警指示灯亮。按下料仓2到位按钮，料仓2到位，料仓2检测传感器有信号，按下推杆按钮，推料气缸动作，将料块推到传送带上；料仓2检测传感器没有信号，料仓2报警指示灯亮。按下料仓1到位按钮，料仓1到位。按下急停按钮，动作停止。4.3组态设计介绍4.3.1用RSLinx配置驱动程序1．点击图标打开RSLinxClassic。2．打开ConfigureDrivers：在RSLinxClassic中单击Communications→ConfigureDrivers，将会打开ConfigureDrivers窗口。3．选择需要使用的驱动程序：在ConfigureDrivers窗口单击AvailableDriverTypes列表框的向下箭头，从可用驱动程序类型列表中选择EtherNet/IPDriver，如图4.11所示。图4.11选择需要使用的驱动程序4．单击“AddNew”按钮，在弹出的命令对话框中采用默认的驱动名称，也可以输入新名称，单击OK确定，如图4.12所示。5．进入Configuredriver对话框默认选择Browselocalsubnet，即为浏览本地网络设备，选择WindowsDefault单击确认，如图4.13所示。图4.12命令对话框图4.13Configuredriver：AB_DF1-1对话框设置好驱动程序后，即可在已配置驱动程序（Configuredriver）列表中看到新加入的驱动程序，且显示为Running状态。完成后单击Close关闭Configuredriver窗口，如图4.14所示。建立OPC通信，与RSView32组态通信，打开TopicConfiguration：在RSLinxClassic中，单击菜单栏DDE/OPC->TopicConfiguration，将会打开TopicConfiguration窗口。单击AB_ETHIP-1，Ethernet前面加号，打开网络下的设备列表，选择需要与组态关联的设备，本系统选择设备IP地址为0，单击对话框左下角“New”按钮保存即完成OPC通信设置，如图4.15所示。图4.14Configuredriver：AB_DF1-1对话框图4.15创立OPC通信界面图4.16打开system文件夹4.3.2建立RSView32通信组态1．启动RSView32，创建一个新项目，并打开项目管理器中的System文件夹，如图4.16所示。2．在System文件夹中点击“通道”（Channel）编辑器，出现“通道”（Channel）设置对话框，选择一个通道并为通道指定合适的网络及RSLinx驱动器，如图4.17所示。本系统选择通道1，网络类型选择TCP/IP，RSLinx驱动器选择AB_ETHIP-1，然后点击“OK”按钮。图4.17“通道”（channel）设置对话框图4.18“节点”（Node）设置对话框3．使用OPC服务器建立通信：在System文件夹中点击“节点”（Node）编辑器，出现“节点”（Node）设置对话框，在Date后面选择“OPCServer”；在“Name”输入框中给节点命名，单击服务器“名字”（Name）输入框旁边的浏览按钮“…”，并从已安装的服务器列表中选择一个服务器，RSView32将自动填写余下的输入框；服务器类型（Type）选择“内部