小型非标加工装配生产线的控制系统设计

小型非标加工装配生产线的控制系统设计为了更好地满足现场技术人员对非标自动化设备控制系统和通信网络设计的需求，以一套基于RS485总线N:N网络的小型非标加工、装配自动化生产线为对象，系统阐述了非标自动化设备控制系统的设计和调试方法，包括电气、气动、通信、上位机监控和触摸屏画面等部分，设计思想和技术要点可以为相关研究人员提供有益的参考。根据客户需求定制的非标自动化生产线因操作灵活，适应性强，在汽车、电子、物流、食品等领域得到广泛应用。因为非标自动化设备要根据具体使用场所、行业特征及用途自主设计，使得控制系统和通信网络的设计成为难点。为了满足现场需求，本文对设计的一套由上料、搬运、加工、安装、搬运和仓储等6个工作站组成，完成加工、装配、仓储任务的小型非标生产线控制系统的设计过程和要点进行了阐述和分析。1、控制方案确定(1)工作流程

图1工作流程图基本工作流程如图1所示。启动后，上料站料仓中的工件被推送到传送带上，传送带带动工件运动，经检测颜色(用于分类装配和仓储)后送至搬运点。搬运站的机械手将工件送至加工站平台，完成钻孔和检测孔深的任务，然后由安装搬运站机械手运至安装站进行装配，完成后再搬运至仓储站平台，由堆垛机构放置到指定的仓储位置。(2)控制方案

图2自动化生产线控制系统框图由于各部分功能相对独立且存在一定距离，为每个工作站配备1台PLC，完成该站的控制任务；用1台触摸屏作为人机界面，控制生产线的运转；采用1台安装上位机监控程序的PC机(或IPC)用于运行状态监控。建立起图2所示的小型分布式控制系统网络。各工作站PLC间的网络连接采用基于RS485总线的N：N网络，与全局I／O、计算机链接、CC—link总线等其它PLC组网方式相比，N：N通信具有结构简单、实现方便、投资成本低、通信速度较快等优点。主站PLC与触摸屏间用编程口相连，与上位机问利用触摸屏的透过功能间接连接，这样既实现了控制要求，又节省了专用通讯板的费用。据此制定了控制要求：①各站均可进行手动控制、自动控制和上位机监控；②手动控制是利用各站控制面板上的按钮对主要执行部件进行点动控制；自动控制完成各站的单站运行和联网运行；远程监控是利用上位机程序对各站运行情况进行监控；③自动控制方式下，设备运行前需要首先复位，工作过程中如按下停止按钮，设备完成当前工作站的工作流程后停止：④急停时拍下紧停按钮，设备立即停止，再次运行前要重新上电、复位。2、硬件设计控制系统硬件设计部分包括气动部分设计、电气部分设计和各通信硬件的配置等(1)气动回路设计

图8N：N网络通讯参数设置程序4、调试过程及分析设计、安装完成后，需要对各部分进行调试和上电联调。(1)工作站调试①在断电情况下与电气图对照，检查各站接线端子的通断状况。②利用仿真软件调试各站的控制程序。③下载和调试单站的手动和自动控制程序，对照监控模式下的PLC程序，查找问题。(2)通信状态调试完成参数设置和网络连接后，重新启动PLC电源，观察通讯板SD、RD灯，两灯均长亮，网络畅通；SD快速闪烁，表示在发送数据；RD闪烁，表示在读取数据。还可以编制握手程序检验通信效果，如用主站的X0～X3通过刷新范围的M或D控制从站的Y0～Y3，用主站Y10～Y15显示各从站的返回信息。(3)联网运行调试输入联网运行控制程序，各站完成上电、复位后，用主站控制面板上的启动、停止按钮控制联网程序的运行，观察控制流程的运行情况。(4)监控程序调试组态监控程序要调试监控画面运行和与设备的配合状态。可在画面上用按钮和小灯模拟输入输出，观察画面中的图素能否按流程动作，位置是否合适；然后建立设备连接，运行控制程序，观察各图素与执行机构是否同步。触摸屏的调试包括通信和控制两部分，前者可用画面上的按钮通过PLC的辅助继电器控制Y端口，用外部元件控制界面上的状态信息，确保通信畅通；后者可与控制程序配合，保证利用触摸屏的控制和显示信息及时准确。经过上述调试和试运行后，设计的非标生产线能够实现工作流程，满足控制要求，体现出分