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基于PLC和触摸屏自动化生产线立体仓库的设计

2019/9/6    来源:产业与科技论坛    作者:叶佳奇  雷霞      
关键字:PLC  自动化立体仓库  
本文介绍了自动化生产线立体存储单元设计内容,以及如何实现整个存储单元的自动控制运行。本装置利用西门子S7-200PLC作为控制器,以步进电机作为执行器,通过MCGS触摸屏作为人机交互的操作装置,可实现人为指定工件存储位置的单机运行功能,以及自动控制工件存储位置的联网运行功能。

一、引言

    立体存储单元是自动化生产线系统中的最后一个单元,负责工件的存储,是整个自动化生产线中重要的一个单元。本项目既是完成立体仓库整体设计及各种机械及气动元件的安装与调试,包括电气控制、程序编译、传感检测、气动控制及机械安装等多种技术,综合性较强。

二、控制系统硬件设计

    (一)组成结构。立体仓库单元的硬件部分由五个部分组成:第一,立体仓库模块实际上是一个“4×4”共16个小仓库组成的金属舱体。其功能为存储上一个单元运输过来的工件。第二,直线驱动模块由两套步进电机驱动的滚珠丝杠模块组成,共同构成一个X-Y平面内的运动系统。其具体功能是负责运输工件到指定的仓库。第三,工件推料模块负责将工件推进指定存储库内。第四,电源包括两部分,一是供PLC使用的交流电源AC220V,二是直流电源DC24V,供传感器和电磁阀使用。第五,人机交互模块由MCGS触摸屏进行控制,操作人员可以通过触摸屏选择立体仓库单元的工作模式。

    (二)PLC外部I/O分配。立体仓库单元中选用S7-200DC/DC/DC晶闸管输入型PLC作为控制器,其可控I/O点数完全可以满足立体仓库单元的控制需要,立体仓库单元的I/O地址分配如表1所示。

立体仓库PLC控制器外部 I/O地址分配

    (三)立体仓库单元实物展示。立体仓库实物如图1所示。

立体仓库单元总体安装布局

三、控制系统PLC程序设计

    根据立体仓库单元的控制工艺流程图,PLC程序采用模块化的编程思想进行设计,其控制工艺流程如图2所示。

立体仓库控制工艺流程图

四、触摸屏人机交互设计

    (一)触摸屏操作界面展示。为便于操作和监视立体仓库工作运行情况,采用触摸屏作为人机交互手段,其设计界面如图3所示。

触摸屏人机交互界面

    (二)人机交互功能设计。

    1.单机运行模式。系统上电,把程序下载至PLC中,并使其处于运行状态,此时触摸屏上复位灯闪烁;按下复位按钮,开始复位操作,使X轴和Y轴的推料滑块回到初始位置,即X轴推料滑块处于最左端,Y轴推料滑块处于最下端。此时系统等待单机或联网操作选择。若按下单机按钮,在触摸屏上输入仓位号,按下开始按钮,X轴和Y轴的推料滑块同时开始运动,当X轴和Y轴的推料滑块运行到对应的仓位前时,系统停止运行,延时两秒后直线推料气缸杆伸出,将工件推入指定仓位中,延时两秒后气缸杆缩回,系统自动回到复位状态,等待下一次操作。

    2.联网运行模式。按下联网按钮,系统自动向操作手单元发送请求供料信息并等待,当操作手单元发送供料完成信息后,系统自动运行,并按顺序将工件存入指定仓库中。

五、结语

    基于西门子PLC构建的自动化生产线立体仓库控制系统,进行了系统的硬件选型、搭建系统及软件设计。本装置运行可靠、性能稳定,目前已应用于自动化生产线装调与维护课程实践教学中,作为实验装置,起到了辅助教学的作用。 

责任编辑:杨培
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