基于plc的生产线模拟控制系统的研究

李　宇（柳州铁道职业技术学院汽车技术学院,广西　柳州　545616）



基于plc的生产线模拟控制系统的研究

李宇
（柳州铁道职业技术学院汽车技术学院,广西柳州545616）

摘 要：随着工业的不断发展，生产技术的不断改善，为了提高生产效率，对产品的加工形成了连续的生产线，从而节约了时间，提高了经济效益，与此同时，生产线的控制过程也引起了人们的注意，因为其运行过程在整个加工过程起着关键的作用，PLC在工控领域得到广泛的运用，并且控制起来简单可靠，所以本文设计了基于PLC的生产线模拟控制系统，该系统可以在一定程度上改善生产线的分工混乱问题，提高了工作效率。

关键词：生产线；PLC；控制系统

1　引言

随着社会的不断进步以及科学的逐渐发展，自动化生产线的技术也逐渐地走向成熟，同时该技术的应用也越来越广泛，自动化生产线不但节约了大量的劳动力，也将生产效率进行了大幅度的提高[1-3]，在当前的诸多生产过程中，往往又可以细分为几个生产子过程，这些子过程具有一定的独立性，但是又可以通过一条自动化的生产线将其连接起来，通过一条完整的自动化生产线来代替人力，对于企业可以提高经济效益，对于劳工可以减少其劳动强度，对于整个国家可以体现国家的工业化水平，因此，生产线控制系统的研究是十分有意义的[4-5]。

2　控制系统设计原理

用5个灯的亮暗表示A、B、C、D、E五个工位的状态，灯亮时表示正在进行该工位，由亮到暗表示该工位完成，五个灯从A到E亮一遍说明完成一个工件，用8255的C端口控制5个灯的状态，完成工件总数由数码管前四位显示出来，用A端口和B端口控制数码管的显示。

当E工位出现出现故障时，表示该工位状态的灯会一直亮，同时第八个灯亮，表示出现故障，而且蜂鸣，A工位不进行，直到E工位完成，灯灭，A进行，显示完成的工件总数和生产线发生故障的次数，故障次数用数码管后四位显示，也是由8255的A端口和B端口控制数码管的显示。

故障的控制是由拨动开关（初始、故障）来实现的，考虑到8255的端口不够用，用8155的B端口与8个开关相连，B端口作为输入，可以读出开关状态，然后把开关的状态送到8255的C端口从而控制显示工位状态的5个灯和显示故障的灯，8255的PC0与蜂鸣相接，E工位出现故障则故障灯亮且蜂鸣。

3　控制系统硬件设计

首先完成了模拟方案的最小系统设计，包括微处理器的选择，晶振与复位电路的选择以及供电方案的确定，然后完成了模拟方案的电路原理图设计，包括硬件的选择以及硬件的连线方式，最后完成了整个控制系统的接线。接下来对控制原理进行分析，对整个控制过程进行流程图设计，通过汇编语言完成了整个控制程序的编写，最后本文完成了程序在硬件上的调试与实验，验证了程序的正确性，实验时可以记录完成的工件数和生产线发生故障的次数，并且可以显示出来。

常见的微处理器有51、AVR、ARM、plc等，而设计的生产线控制系统要求控制系统具有输出PWM、模数转换、计时计数、简单数字信号处理、较多的IO口等功能以及很快的运算速度，51和AVR只能满足一部分要求，DSP比较适合做专门的数字信号处理，因此plc是这几种微处理器中的最佳选择，其特性是低功耗，低成本和高性能，本系统采用plc系统中最典型的8 MHz高速外部时钟晶振，它可以为系统提供较为精确的主频。

开始进行程序调试时，采用的是连续单步，可是发现数码管不能够全部显示出来，经过查阅plc相关资料，发现采取全速运行时才可以达到预期的结果，于是猜测全速运行比连续运行的速率要快，因为数码管只有达到一定的刷新频率才可以同时显示8个不同的数字。

4　实验分析

设计好的控制系统采用汇编语言进行编程，然后对程序进行调试与优化，保证程序的准确性以及可用性，最后通过实验箱进行连线并硬件实验，在硬件平台上对编好的程序进行调试和实验，观察实验结果从而进行验证。

该程序的关键在E工位，该程序不能按时完成则对整个生产线的运行产生影响，本人为表示其状态，当该工位出现故障时令指示灯亮，并出现蜂鸣，生产线每执行完一次则记录下完成的工件数并用数码管显示出来，数码管一共有八位，用左边的四位显示完成工件的总数，用用右边的四位表示出现故障的次数。所编制的程序经过调试无误后，通过实验箱的连线后基本可以达到预期的实验结果，及控制该生产线的运行及显示工件数和故障数，如图1所示为实验箱的接线图和实验结果的显示。

5　结论

本文设计了一个自动化生产线的控制系统，完成了模拟方案的最小系统设计，包括微处理器的选择，晶振与复位电路的选择以及供电方案的确定，并完成了程序在硬件上的调试与实验，验证了程序的正确性，实验时可以记录完成的工件数和生产线发生故障的次数并显示出来。

参考文献：

[1]李厥瑾.基于PLC的玻璃钢拉挤生产线控制系统的研究与开发[D].中国海洋大学,2012.

[2]瞿金凯.基于PLC的夹层玻璃生产线控制系统设计[D].江西理工大学,2011.

[3]任德志,何思松,徐莉萍,王伟晓.基于PLC的气动扣合机控制系统设计[J].制造业自动化,2008(10).

[4]范列朋,石海钦,雷俊.基于HMI与PLC的位移闭环控制系统在大型钢管防腐涂层自动涂装生产线上的应用[J].机电工程,2012(06).

[5]张鹏晨.造粒生产线气动控制系统设计与实现[D].电子科技大学2013.

作者简介：李宇(1981-)，男，满族，辽宁抚顺人，硕士，讲师，研究方向:机械制造。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.238