摘要：運(yùn)用PLC控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)有清洗機(jī)裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，通過(guò)增加機(jī)械手裝置，來(lái)完成生產(chǎn)線中前后兩道工序間工件的可靠傳送。具體介紹了整個(gè)改造的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程以及編程的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)
　　
　　一、改造前的設(shè)備情況
　　
　　上海大眾汽車公司汽車一廠的汽車零件中凸軸的清洗工序所用的清洗機(jī)和冷卻塔原設(shè)計(jì)用兩條同步運(yùn)行的鏈條輸送工作，如圖1所示圖1中右面部分為清洗機(jī)及2#輸送鏈，左面為冷卻塔及1#輸送鏈。這兩條輸送鏈的節(jié)距相等，1#輸送鏈上每?jī)蓚€(gè)節(jié)距之間裝有一掛鉤，掛鉤長(zhǎng)度即是一個(gè)節(jié)距。鏈輪B和鏈輪A用同半徑的兩個(gè)小鏈輪通過(guò)鐵鏈緊密相連，使這兩條輸送鏈保持同步運(yùn)行。4為主動(dòng)輪由電機(jī)拖動(dòng)，B為從動(dòng)輪。

　　
　　該設(shè)備采用繼電器控制系統(tǒng)。其工作流程為：工件經(jīng)清洗機(jī)加溫沖洗后，由2#輸送鏈傳送至D處，靠重力落到C處的掛鉤上，然后再由1#輸送鏈送到冷卻塔進(jìn)行冷卻設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，由于兩條輸送鏈不均等的變形和機(jī)械磨損而引起兩鏈條不能保持同步運(yùn)行，以及每根工件在著落處（D處）所受的阻尼也不盡相同，落下的時(shí)間是非不一，從而導(dǎo)致工件經(jīng)常不是落到掛鉤上，而是掉在地上，造成相當(dāng)多的工廢。
　　
　　二、改造方案
　　
　　如圖2所示，對(duì)原設(shè)備作如下技術(shù)改造。

　　
　　1．加裝一套由PLC控制的機(jī)械手以及相應(yīng)控制部件所構(gòu)成的傳送裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩段輸送鏈之間工件的可靠接送。
　　
　　2．取消A、B輪間的鐵鏈，轉(zhuǎn)向輪改成鏈輪E，并增加一個(gè)帶齒輪箱的電機(jī)Ml來(lái)直接驅(qū)動(dòng)鏈輪E，將原來(lái)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)兩條輸送鏈改成分別由兩個(gè)電機(jī)拖動(dòng)的兩條獨(dú)立的輸送鏈這樣，一方面將1#輸送鏈作為獨(dú)立的控制對(duì)象，解決掛鉤在待料處的定位題目；另一方面增加了編程的可靠性和靈活性
　　
　　三、硬件的設(shè)計(jì)
　　
　　考慮到輸進(jìn)、輸出點(diǎn)數(shù)未幾，選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的SIEMENS公司S5一90U可編程控制器作為控制核心，它有10個(gè)輸進(jìn)點(diǎn)、6個(gè)輸出點(diǎn)，本身帶有電源，結(jié)構(gòu)緊湊。輸進(jìn)、輸出配置如圖3所示。

　　
　　四、軟件設(shè)計(jì)
　　
　　1．運(yùn)行方式
　　
　　根據(jù)生產(chǎn)工藝及各種實(shí)際操縱的要求，設(shè)計(jì)三種運(yùn)行方式：
　　
　　（1）自動(dòng)運(yùn)行方式。選擇開(kāi)關(guān)SB1撥至自動(dòng)方式下，按啟動(dòng)按鈕SB2后，系統(tǒng)就進(jìn)進(jìn)自動(dòng)工作循環(huán)。
　　
　　（2）手動(dòng)調(diào)整運(yùn)行方式。SB1撥至調(diào)整方式下，撥動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SB3可以使機(jī)械手至送料位置或出料位置；按下按鈕SB4，點(diǎn)動(dòng)電機(jī)M1，可使1#輸送鏈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在此運(yùn)行方式下，為避免機(jī)械手和1#輸送鏈上的掛鉤相撞，系統(tǒng)自動(dòng)封閉清洗機(jī)，使2#輸送鏈上不再有工件送出。
　　
　　（3）出空運(yùn)行方式。在自動(dòng)運(yùn)行方式下，按一下按鈕SB4，設(shè)備就會(huì)處于出空循環(huán)方式，逐漸將冷卻塔內(nèi)的工件全部排空，排出的周期由STEPS的軟元件—計(jì)時(shí)器TS來(lái)決定。若要重新進(jìn)進(jìn)自動(dòng)運(yùn)行方式，只要再按一下啟動(dòng)按鈕SB2即可。
　　
　　2．編程語(yǔ)言
　　
　　機(jī)械手的控制程序采用STEPS語(yǔ)言，選用順序控制方式編寫，既按照?qǐng)?zhí)行的動(dòng)作一步一步進(jìn)行，類似于GRAPHS程序的寫法。在程序的主干中，每一步動(dòng)作的控制邏輯都賦予一個(gè)中間標(biāo)志M，由它再來(lái)控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然后再判定相應(yīng)的反饋信號(hào)是否滿足程序邏輯要求，若滿足則執(zhí)行下一步，若不滿足則等待，當(dāng)?shù)却臅r(shí)間超過(guò)監(jiān)控時(shí)間后，程序就跳出往執(zhí)行故障處理程序。整個(gè)程序由三個(gè)模塊組成：
　　
　　2008OBI循環(huán)控制，組織調(diào)用其它模塊
　　
　　PBI調(diào)整運(yùn)行方式
　　
　　PB2自動(dòng)運(yùn)行方式
　　
　　PB3故障處理
　　
　　設(shè)計(jì)順序控制系統(tǒng)，首先需要對(duì)被控制對(duì)象，包括整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行方式、信號(hào)的獲得、整個(gè)過(guò)程的動(dòng)作順序與相關(guān)設(shè)備的關(guān)系，以及某些特殊要求作全面的了解。在此基礎(chǔ)上，畫出動(dòng)作順序流程圖，寫出控制邏輯表達(dá)式，并選用適當(dāng)?shù)目刂蒲b置實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。
　　
　　3．程序流程
　　
　　具體程序流程如圖4所示。由于篇幅有限，具體的程序清單從略。

　　
　　在整個(gè)設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，需要留意的題目是：在每次自動(dòng)循環(huán)開(kāi)始前，要可靠地保證1#輸送鏈上C點(diǎn)處的掛鉤一定要處于能接到工件的位置，這也是整個(gè)改造成功與否的關(guān)鍵所在。
　　
　　如圖2所示，鏈輪E上均勻分布了三個(gè)均布的凸塊，鏈輪E逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，1#輸送鏈就傳動(dòng)三個(gè)掛鉤。S4為感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，檢測(cè)凸塊是否到達(dá)，在PLC：程序編寫中規(guī)定，只有當(dāng)S4的信號(hào)出現(xiàn)由“1”到“0”的變化時(shí)（此時(shí)E輪和S4的相對(duì)位置如圖2所示），機(jī)械手才能將工件送向處于c點(diǎn)處的掛鉤。當(dāng)然，在調(diào)試時(shí)一定要調(diào)好C處掛鉤和機(jī)械手送料時(shí)的相對(duì)位置，使工件能順利送進(jìn)該掛鉤。所以在每次自動(dòng)循環(huán)開(kāi)始前，無(wú)論設(shè)備處在什么狀態(tài)下，都要先執(zhí)行“初始化”過(guò)程：①電機(jī)M1拖動(dòng)1#輸送鏈輪傳動(dòng)，只有當(dāng)54（133.0）的信號(hào)發(fā)生由“1”到“0”的變化時(shí)，系統(tǒng)才能進(jìn)進(jìn)待命預(yù)備狀態(tài)（M65.4=1），機(jī)械手才能進(jìn)行傳接工作。②機(jī)械手無(wú)條件回到接料位置（Q32.2=0）進(jìn)行等待。這樣就保證工件能被可靠無(wú)誤的傳接。
　　
　　另外，考慮到在運(yùn)行過(guò)程中有很多意外情況可能出現(xiàn)，諸如控制電機(jī)的接觸器損壞、接近開(kāi)關(guān)失靈、氣缸的氣路波動(dòng)等等因素，在程序的設(shè)計(jì)中還運(yùn)用了STEPS的軟件—內(nèi)部計(jì)時(shí)器對(duì)機(jī)械手動(dòng)作所需的時(shí)間和1#輸送鏈傳送一個(gè)掛鉤所需的時(shí)間進(jìn)行了監(jiān)控。由于清洗機(jī)的節(jié)拍為18s，故對(duì)機(jī)械手動(dòng)作的監(jiān)控計(jì)時(shí)器T10的時(shí)間常數(shù)設(shè)為10s（機(jī)械手在10s內(nèi)還沒(méi)有完成送料一等待一接料的過(guò)程，系統(tǒng)馬上就出錯(cuò)報(bào)警），后者監(jiān)控計(jì)時(shí)器T11的時(shí)間常數(shù)為4s（傳送一個(gè)掛鉤的時(shí)間不得小于4s），這樣，T10+T11=14s，小于清洗機(jī)的節(jié)拍時(shí)間18s，也就是說(shuō)，1#輸送鏈的節(jié)拍比2#輸送鏈的快，在正常情況下機(jī)械手有足夠的時(shí)間來(lái)完成接料、送料的動(dòng)作，否則就作為有故障處理，保證機(jī)械手可靠接送料。
　　
　　五、結(jié)論
　　
　　設(shè)備改造后運(yùn)行穩(wěn)定可靠，再也沒(méi)有過(guò)工件傳接出錯(cuò)的題目同時(shí)，通過(guò)本次技術(shù)改造，筆者體會(huì)到可編程控制器的程序設(shè)計(jì)是硬軟件知識(shí)的綜合，需要科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)抄驗(yàn)等諸方面的結(jié)合。程序設(shè)計(jì)主要依據(jù)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)規(guī)格書和實(shí)際生產(chǎn)工藝要求。在整個(gè)設(shè)備改造的設(shè)計(jì)、制作過(guò)程中，程序編寫是zui關(guān)鍵的一步，程序設(shè)計(jì)的方法和技巧也集中體現(xiàn)在這一步。程序編寫時(shí)，一定要全面了解被控對(duì)象以及其動(dòng)作順序關(guān)系，對(duì)所涉及的題目的各方面考慮得是否*和充分，將直接影響程序的實(shí)際工作效果，甚至能造成程序鎖死或控制事故，所以在程序設(shè)計(jì)中一定要考慮各種運(yùn)行狀態(tài)及可能出現(xiàn)的情況，發(fā)揮控制系統(tǒng)的功能。