基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案詳解

　　近年來，各國為達(dá)到提高系統(tǒng)的定位精度以適應(yīng)工業(yè)需要，嘗試了各種控制方式和控制策略，并對氣動伺服系統(tǒng)做了大量工作。當(dāng)臨時(shí)需要對各個(gè)單元進(jìn)行新的分配任務(wù)或產(chǎn)品變化時(shí)，可以很方便的改動或重新設(shè)計(jì)其新部件，當(dāng)位置改變時(shí)，只要重新編程，就能很快地投產(chǎn)，從而降低了安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)（MPS，ModularProducTIontrainingSystem）是一種模擬自動化生產(chǎn)加工單元，它由德國FESTO公司結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的特點(diǎn)開發(fā)研制而成。它可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度的工作，用以滿足前沿產(chǎn)品和自動化設(shè)備更新的需要。

　　目前，國內(nèi)已有幾家教學(xué)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)開始仿造國外的MPS部分產(chǎn)品，主要有上海英集斯自動化技術(shù)有限公司生產(chǎn)的“MPS/FMS模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)”；浙江亞龍教儀有限公司生產(chǎn)的“亞龍YL－MPS模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)”。本文將采用上海英集斯自動化技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MPS教學(xué)設(shè)備，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室（國家示范性中央財(cái)政支持重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室）的實(shí)際需求，給出了基于PLC的MPS上料檢測單元PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整解決方案。

　　上料檢測單元可作為MPS系統(tǒng)中的起始單元，向系統(tǒng)中的其它單元提供原料。

　　2.1上料檢測單元的結(jié)構(gòu)、功能

　　上料檢測單元主要由I/O接線端口、料盤模塊、氣源處理組件、工件檢測組件、提升模塊等部件組成。它的具體功能是：將放置在料盤中的待加工工件按照需要自動地取出，并檢測出工件的黑白顏色，最后將其提升到輸出工位，等待下一個(gè)工作單元來取。

　　2.2上料檢測單元的氣動控制回路

　　圖1上料檢測單元?dú)鈩涌刂苹芈?/p>

　　上料檢測單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為手動控制或電磁控制。在上料檢測單元的氣動控制原理圖中，1A為雙作用提升氣缸；1Y1為雙作用氣缸電磁閥的控制信號；1B1和1B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)。氣動控制回路如圖1所示。

　　基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的控制任務(wù)設(shè)計(jì)：接通設(shè)備電源與氣源、運(yùn)行PLC后，首先執(zhí)行復(fù)位動作，即提升氣缸驅(qū)動的工件平臺下降到位。料盤旋轉(zhuǎn)輸出工件，當(dāng)料盤檢測到工件平臺中有工件后停止旋轉(zhuǎn)，提升氣缸動作，將工件平臺提升至輸出工位，檢測工件的顏色并保存下來。按下“特殊”按鈕，表示工件被取走。隨后工件平臺下降到位，料盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)輸出工件，重復(fù)以上流程。

　　下面介紹該方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　3.1分配上料檢測單元PLC輸入輸出地址

　　PLC的輸入輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

　　表1上料檢測單元PLC輸入輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系

　　3.2編寫程序并調(diào)試

上料檢測單元的手動控制程序框圖如圖2所示。

　　　　圖2上料檢測單元的手動控制程序框圖

　　上料檢測單元的PLC梯形圖程序如圖3所示。

　　圖3上料檢測單元的PLC梯形圖程序

　　經(jīng)調(diào)試，該程序能順利完成本單元的控制任務(wù)。

　　本文對上料檢測單元的結(jié)構(gòu)與功能、氣動控制回路分別進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后對上料檢測單元的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行二次設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，首先編寫了PLC輸入、輸出分配表，進(jìn)而編寫出其程序流程圖及梯形圖，最后上機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證了基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的二次設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的可行性。

并總結(jié)出兩點(diǎn)結(jié)論：

（1）在設(shè)計(jì)各單元的控制任務(wù)時(shí)，要根據(jù)各單元的基本功能，編寫符合實(shí)際的控制任務(wù)，最大限度的合理開發(fā)其使用功能，但一定要符合其機(jī)械設(shè)計(jì)，否則會讓設(shè)備之間發(fā)生沖突，造成元器件的損壞；

（2）在設(shè)計(jì)梯形圖程序時(shí)，移位指令和數(shù)據(jù)傳送指令的合理配合使用，以及RS觸發(fā)器指令的巧妙使用，會大大縮短梯形圖程序設(shè)計(jì)時(shí)間，又會達(dá)到良好的控制效果。從而快速對上料檢測單元的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行二次設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。