1 PLC控制技術(shù)特點(diǎn)

　　PLC具有典型的計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)，在工業(yè)控制上屬于專用的計(jì)算機(jī)，是取代繼電器控制的系統(tǒng)的一種數(shù)字化電子系統(tǒng)，具有以下五個(gè)顯著的特點(diǎn)：

　　1.1 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

　　PLC的主機(jī)中，輸入與輸出電源之間是沒(méi)有聯(lián)系的，采用的是光電隔離的方式，所以在運(yùn)作上是很獨(dú)立的；在這個(gè)系統(tǒng)中是運(yùn)用循環(huán)掃描的工作方式，同時(shí)在CPU的保障上采取了對(duì)內(nèi)部電路的檢測(cè)，所以不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題；在電氣器件的選擇上都有嚴(yán)格的把關(guān)，生產(chǎn)工藝流程規(guī)范化，同時(shí)各模塊都有屏蔽措施，防止輻射對(duì)元件造成的損害，使電子器件的質(zhì)量提升，所以PLC控制技術(shù)顯得更加穩(wěn)定，如果器件在運(yùn)行中出現(xiàn)了問(wèn)題，該系統(tǒng)就會(huì)在PLC技術(shù)下自動(dòng)報(bào)警，然后通過(guò)軟件可以進(jìn)行故障的診斷，提升了PLC在工作中的可靠性以及安全性。

　　1.2 I／O模塊豐富

　　PLC對(duì)于不同的工作環(huán)境會(huì)有不同的I／O模塊以及相應(yīng)的設(shè)備，在這種系統(tǒng)中安裝了人一機(jī)對(duì)話的接口模塊，可以提高操作性能，使操作更為簡(jiǎn)單便捷；在工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中為了使通訊更為暢嗵設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)的接口模塊，這些不同類別的I／O模塊，為PLC的應(yīng)用提供了很大的方便。在輸入接口要注意隔離的防護(hù)，為了避免輸入端的電磁干擾或者輻射干擾等現(xiàn)象的發(fā)生，一般采用的是光電耦合器作為電流的輸入端。解決觸電振動(dòng)的問(wèn)題一般采用RC濾波器，可以有效地防止這種誤動(dòng)作的產(chǎn)生。PLC輸出接口包括繼電器輸出、晶體管輸以及晶閘管輸出三種模式。在每一種線路上都采取了相應(yīng)的隔離措施，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　1.3 體積小、能耗低、安裝方便

　　在連接設(shè)備的時(shí)候，由于PLC模塊體積很小，而且又很輕，所以特別容易安裝，在連接器件的時(shí)候操作方便，是機(jī)電一體化中的重要控制組成。在PLC的控制系統(tǒng)建立上所消耗的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，而且在PLC的操作界面上能夠簡(jiǎn)單明了指示給用戶，給使用者的操作上帶來(lái)很大的便捷。同時(shí)在PLC系統(tǒng)中每個(gè)模塊都安裝了故障檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)視器可以準(zhǔn)確的判斷故障的位置，如果在PLC上的模塊中存在問(wèn)題的時(shí)候，可以利用其他的模塊代替發(fā)生障礙的模塊繼續(xù)工作，能夠使系統(tǒng)快速的恢復(fù)正常，不影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

　　1.4 程序編制簡(jiǎn)單

　　PLC的接線方式為梯形圖語(yǔ)言，這種方式與繼電器原理相類似。比較突出的特點(diǎn)就是使用者可以直觀的看出程序的內(nèi)容，就算不是專業(yè)的編程人員也能夠輕而易舉的掌握。這種技術(shù)在工廠企業(yè)中，可以簡(jiǎn)化操作過(guò)程，對(duì)程序可以隨時(shí)進(jìn)行修改。在PLC技術(shù)中具有很高的靈活性、開(kāi)放性以及經(jīng)濟(jì)性，在使用中能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)的構(gòu)造，能夠把控制、人一機(jī)等各種應(yīng)用聯(lián)系在一起，共同由一個(gè)服務(wù)平臺(tái)操控，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。但是在運(yùn)行中還是會(huì)存在一定的問(wèn)題，比如最主要的就是在PC操作系統(tǒng)上才能夠?qū)崿F(xiàn)PLC技術(shù)，有一定的局限性，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。所以需要利用改變運(yùn)行環(huán)境或者執(zhí)行算法等方式進(jìn)行解決。

　　1.5 設(shè)備完善且功能性強(qiáng)

　　在PLC的規(guī)模研制中開(kāi)發(fā)出不同系列的產(chǎn)品，在不同的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在電子模塊化的基礎(chǔ)上，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)就非常的容易，而且PLC對(duì)外界的因素的敏感度不是很高，所以具有較好的適應(yīng)性。在各種干擾、輻射甚至瞬間斷電的情況下都能夠繼續(xù)工作，所以適用于條件非常差的工作環(huán)境。PLC的功能實(shí)現(xiàn)包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、順序等，其中還包括對(duì)數(shù)字和模擬量的輸入和輸出，還能夠?qū)崿F(xiàn)自檢、記錄等功能。這種強(qiáng)有力的設(shè)備可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，同時(shí)操控這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

2 柔性制造系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能

　　2.1 柔性制造系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

　　柔性制造屬于復(fù)雜的智能化系統(tǒng)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)和微電子學(xué)等技術(shù)，這種技術(shù)的應(yīng)用解決了自動(dòng)化與柔性化之間的矛盾，在實(shí)際使用中能夠提高生產(chǎn)率，使企業(yè)的運(yùn)行效率不斷提升。通過(guò)模擬仿真技術(shù)，用兩臺(tái)數(shù)控加工中心組成加工生產(chǎn)線，能夠模擬生產(chǎn)中的磨削、鉆孔以及輸送等工序，模擬柔性制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的連續(xù)加工，將工件放在傳送帶上系統(tǒng)就會(huì)不停的運(yùn)轉(zhuǎn)。柔性制造能夠提高設(shè)備的利用率，更多更快的生產(chǎn)出所需產(chǎn)品，而且生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定，主要是因?yàn)榧庸は到y(tǒng)是由一臺(tái)或者以上的機(jī)床組成，在系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)使生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定的效果，在物料傳送系統(tǒng)上如果發(fā)現(xiàn)障礙也會(huì)繞道而行，很大程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　主要具備以下三個(gè)特點(diǎn)：1)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在利用柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行零件加工時(shí)，裝卸都是同步完成，不僅提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且還能提高零件加工的精度。2)運(yùn)行靈活、自由。對(duì)于柔性制造系統(tǒng)的檢驗(yàn)、維護(hù)等都可以在第一班就能夠完成，其余的都不需要工作人員的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在比較先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng)中利用其具有的監(jiān)控功能，對(duì)刀具的磨損以及零件的運(yùn)輸出現(xiàn)的問(wèn)題都能夠及時(shí)的處理。3)產(chǎn)品應(yīng)變力大。在系統(tǒng)的運(yùn)行中能夠?qū)Φ毒?、夾具等零件進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)，能夠滿足市場(chǎng)的需求。

　　2.2 柔性制造系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)柔性制造的特點(diǎn)以及系統(tǒng)的功能，將雙臺(tái)工作柔性制造系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：一部分是運(yùn)輸帶，主要負(fù)責(zé)在各工作臺(tái)之間的運(yùn)轉(zhuǎn)；一部分是制造單元，主要負(fù)責(zé)磨削和鉆孔。整個(gè)機(jī)械組成部分包括齒輪、。減速箱等，直流電機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源，系統(tǒng)中的主要部件包括：四條運(yùn)輸帶、八個(gè)直流電動(dòng)機(jī)和五個(gè)傳感器，這就是機(jī)械系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)。

3 柔性制造系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　控制系統(tǒng)是柔性制造系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行能力進(jìn)行調(diào)控。計(jì)算機(jī)可編程控制器(以下簡(jiǎn)稱PLC)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量邏輯的控制、過(guò)程控制以及閉環(huán)控制，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以組成具有通信功能的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，所以在計(jì)算機(jī)控制區(qū)域中屬于高性能的控制器，在各大工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。由于自身具備體積小、可靠性高等特點(diǎn)，所以作為核心的控制設(shè)備在控制裝置中起著非常重要的作用。在控制網(wǎng)絡(luò)的組成上主要是由PC機(jī)和PLC共同控制，PC機(jī)主要作為PLC的編程器和監(jiān)測(cè)器使用，所以在柔性制造系統(tǒng)中采用了PC機(jī)作為上位機(jī)，PLC作為下位機(jī)的控制系統(tǒng)。

　　3.1 工藝流程的設(shè)計(jì)方案

　　根據(jù)上述柔性制造系統(tǒng)的組成來(lái)制定相應(yīng)的流程：如圖1所示，首先是E1處的工件檢測(cè)，如果有工件在加工，只能等到加工完畢后，新的工件才能繼續(xù)加工，這樣才能確保流水線在進(jìn)料口處正常運(yùn)行；如果沒(méi)有工件在E1處，電動(dòng)機(jī)可以帶動(dòng)傳送帶將工件送到E2的位置，此時(shí)系統(tǒng)就可以進(jìn)行正常生產(chǎn)。將上料口打開(kāi)，在電動(dòng)機(jī)M2、M3的作用下將工件傳送到E5的位置，在M4處的電動(dòng)機(jī)就對(duì)工件開(kāi)始加工，大約持續(xù)十幾秒鐘，電動(dòng)機(jī)就停止工作。然后在M3、M6處的電機(jī)就可以將工件傳送到E9的位置，在M5處的電動(dòng)機(jī)就能夠?qū)ぜM(jìn)行鉆孔，大約也持續(xù)十幾秒，M5處的電動(dòng)機(jī)停止工作，最后工件停留在E9處，要檢查在E12上是否有工件，如果有工件就停留一會(huì)兒，等到工件傳送完后，再進(jìn)行下面的工藝流程；如果沒(méi)有工件，則在M7處的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，下開(kāi)啟下料口，在M6、M8處的電動(dòng)機(jī)的作用下將工件傳送到E12的位置，通過(guò)以上環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工的過(guò)程。

　　3.2 分配I/O端子

　　主要反映外部的輸入信號(hào)與輸入端子號(hào)之間的關(guān)系，在每個(gè)控制端都有相應(yīng)的輸出端子號(hào)。由于電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)改變電機(jī)的正負(fù)極就能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向的反向，所以要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)就要同時(shí)用兩個(gè)輸出端子來(lái)控制，然后根據(jù)I／O的點(diǎn)分配將連接圖畫好，在輸入開(kāi)關(guān)上，不用多余的連接，直接接到PLC的輸入端就能完成對(duì)開(kāi)關(guān)的控制。在連接直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)控制電源的極性就能夠控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的運(yùn)行情況，在連接上不能直接接到PLC的輸出端，需要利用直流繼電器的轉(zhuǎn)換才能夠?qū)崿F(xiàn)電路的連通，繼電器上的觸點(diǎn)與直流電機(jī)相連，這種I／O模塊的具有很高的可操作性，在實(shí)際應(yīng)用中效果很好。

　　3.3 程序的運(yùn)行分析

　　在整個(gè)程序的設(shè)計(jì)中柔性制造主要采用順序的控制方法，而可編程序中的狀態(tài)繼電器能夠幫助順序控制順利的完成，同時(shí)利用相應(yīng)的控制指令，由于在柔性制造中整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程比較多，所以只能對(duì)部分的工藝進(jìn)行程序的驗(yàn)證。在程序運(yùn)行之前，先將PC機(jī)與PLC連接好，然后按照需求設(shè)置相應(yīng)的通信數(shù)據(jù)參數(shù)，在一般情況下使用COMl，這種情況下能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸速率的最大化，接近9600bps，規(guī)定用D8120寄存器來(lái)設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)；等到所有數(shù)據(jù)的參數(shù)設(shè)置完成后，就可以執(zhí)行命令，首先是程序的發(fā)送，由計(jì)算機(jī)編好的程序發(fā)到PLC終端上，然后通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)“RUN”功能。根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，可以證明雙工作臺(tái)的柔性制造的流水線能夠正常的運(yùn)行，同時(shí)按照生產(chǎn)要求正確的操作直流電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)，就完成了所有的系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　柔性制造采用PLC控制系統(tǒng)更符合設(shè)計(jì)的要求，通過(guò)搭建工作流水線的柔性制造模型。在這種仿真模擬的條件下，縮短了設(shè)計(jì)的周期，同時(shí)又完成了最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。整個(gè)程序操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)要求改變模型的設(shè)計(jì)，從而滿足不同的生產(chǎn)線的加工標(biāo)準(zhǔn)，完成多種加工任務(wù)，為中小企業(yè)的生產(chǎn)提供更加科學(xué)的生產(chǎn)方式。