這是一條整體呈長方形循環(huán)運(yùn)行的產(chǎn)品裝配線；采用PLC自動控制系統(tǒng)對整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行控制，操作人員可通過選擇運(yùn)行模式來將整條生產(chǎn)線劃分為1～3個(gè)小段，各段分別獨(dú)立及組合運(yùn)行；可手動/自動切換運(yùn)行；具有多種故障報(bào)警燈指示。目前PLC采用艾默生制造的EC20型產(chǎn)品，該型產(chǎn)品指令豐富，編程方便，運(yùn)行可靠，兼容性強(qiáng)，完全滿足電子行業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。 第一節(jié) 設(shè)備組成和功能簡述 如下圖1為生產(chǎn)線的平面布置圖。 [align=center] 圖1 中試生產(chǎn)線平面圖[/align] 生產(chǎn)線設(shè)備構(gòu)成和功能簡述如下： （1） 生產(chǎn)線由兩條長長的平行傳送帶A和B作為其主體設(shè)備，生產(chǎn)用的工裝臺就放置在這兩條傳送帶上，依次順序運(yùn)行到一個(gè)個(gè)裝配測試工位。兩條傳送帶A和B運(yùn)行方向相反，因此，工裝臺就是從A這邊去，從B那邊回。 （2） 傳送帶A和B兩端通過末端的單向移載傳送帶連通成環(huán)形的整體，工裝臺在運(yùn)行到某一條傳送帶的末端，就通過末端的單向移載傳送帶轉(zhuǎn)移到另一條傳送帶的起點(diǎn)。圖1中左邊的末端單向移載傳送帶簡稱“左一”，右邊的末端單向移載傳送帶簡稱“右一”。 （3） 在傳送帶A和B之間，還有兩條中間的雙向移載傳送帶，左邊的簡稱“左二”，右邊的簡稱“右二”。通過選擇運(yùn)行模式，這兩條雙向移載傳送帶可以投入運(yùn)行，在從而實(shí)現(xiàn)將生產(chǎn)線分解成1～3小段組合運(yùn)行的功能。這樣可以在生產(chǎn)線各小段分別安排不同工序流程的多種產(chǎn)品進(jìn)行同時(shí)加工，提高了生產(chǎn)效率，滿足多產(chǎn)品排產(chǎn)的要求。 （4） 圖1中最左邊為控制柜，內(nèi)裝PLC及其外圍輸入輸出電路，還有電機(jī)主電路的設(shè)備，包括變頻器、空氣開關(guān)、接觸器等。 （5） 在傳送帶中，布置了很多的行程開關(guān)、微動開關(guān)，用于檢測工裝臺運(yùn)行的位置，轉(zhuǎn)換成為開關(guān)量數(shù)字信號輸入PLC控制器，使PLC能根據(jù)這些工裝臺的位置進(jìn)行運(yùn)行程序的運(yùn)算和控制輸出。 （6） 在裝配測試工位上，還有一些手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、腳踏開關(guān)、阻擋氣缸釋放按鈕等，多是開關(guān)量數(shù)字信號輸入（除了氣缸按鈕不是），可通過這些裝置人工操作工裝臺和傳送帶的運(yùn)行。 （7） 電機(jī)是由PLC輸出的開關(guān)信號來進(jìn)行啟?？刂频?；氣缸的頂升和下降是由電磁閥控制生產(chǎn)用壓縮空氣對氣缸的進(jìn)氣和排氣來實(shí)現(xiàn)的，而電磁閥則也是由PLC輸出開關(guān)信號來控制的。 （8） A和B傳送帶的運(yùn)行速度分別由兩臺變頻器來調(diào)節(jié)速度大小，運(yùn)行中采用定速運(yùn)行，滿足運(yùn)行工藝要求。 第二節(jié) 運(yùn)行和控制流程說明 （1） 上電后A和B傳送帶并行反向運(yùn)行，其速度由變頻器面板設(shè)置，固定運(yùn)行，調(diào)試成功后不需要更改。 （2） 兩端的移載傳送帶負(fù)責(zé)把工裝臺在兩條A和B傳送帶之間循環(huán)移載。例如當(dāng)工裝臺沿A線運(yùn)行到“右一”前A1位置碰到檢測的行程開關(guān)，則當(dāng)“右一”處于空閑時(shí)（無工裝臺在上面，也沒有工裝臺堆積在B傳送帶起點(diǎn)B1時(shí)），“右一”將會進(jìn)入單向移載程序。這時(shí)工裝臺繼續(xù)運(yùn)行到就位位置A1’觸動行程開關(guān)，則“右一”氣缸會頂升，把工裝臺頂起來，“右一”傳送帶啟動運(yùn)行，把工裝臺送到對面的B1起點(diǎn)，然后氣缸放氣，工裝臺放下。這就完成了一次單向移載?！白笠弧边\(yùn)行方式同上述方式的順序是一致的。 （3） 在選擇不同的小段組合工作運(yùn)行模式時(shí)，如果兩條傳送帶被分成兩段或三段循環(huán)運(yùn)行，則中間的兩段移載傳送帶負(fù)責(zé)把工裝分別在各自的循環(huán)路徑上移載，實(shí)現(xiàn)分段運(yùn)行。例如當(dāng)工裝臺沿A傳送帶運(yùn)行到“左二”前位置A3，則開始進(jìn)行移載檢測，如果“左二”處于空閑時(shí)（無工裝臺在上面，也沒有工裝臺堆積在B傳送帶出口點(diǎn)B3時(shí)），“左二”將會進(jìn)入移載程序，這時(shí)工裝臺繼續(xù)運(yùn)13行到就位位置A4觸動行程開關(guān)，則“右一”氣缸會頂升，把工裝臺頂起來，“右一”傳送帶啟動運(yùn)行，把工裝臺送到對面的B4點(diǎn)，然后氣缸放氣，工裝臺放下。這就完成了一次A向B的工裝臺移載。而對面的工裝臺也可按相仿的順序從B5點(diǎn)轉(zhuǎn)移到A5點(diǎn)。 （4） 中間移載傳送帶根據(jù)各循環(huán)路徑上工裝到位的先后順序來排隊(duì)，先到先走，解決兩邊沖突的問題。 （5） 移載傳送帶通過氣缸頂升和皮帶滾輪傳送來實(shí)現(xiàn)工裝移載 （6） 現(xiàn)場有手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、腳踏開關(guān)用以實(shí)現(xiàn)手動操作。 （7） 整條線運(yùn)行前先根據(jù)要求選擇運(yùn)行模式（即小段組合運(yùn)行方式）。 第三節(jié) PLC及輸入輸出設(shè)備配置 控制柜是整個(gè)生產(chǎn)線的核心，其中關(guān)鍵的設(shè)備是PLC。生產(chǎn)線選用的是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司的新產(chǎn)品EC20系列的PLC及擴(kuò)展模塊。 EC20系列PLC是高性能的通用PLC，內(nèi)存指令容量達(dá)到8k；典型基本指令執(zhí)行速度0.09～0.42μs，典型應(yīng)用指令則為5～280μs；支持高達(dá)50kHz的高速輸入和80kHz的高速輸出；具有豐富的中斷功能，有8路輸入中斷、3個(gè)定時(shí)、6路高速計(jì)數(shù)；支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊網(wǎng)絡(luò)，指令有浮點(diǎn)運(yùn)算、PID、高速I/O、通訊等20類共243條；具有掉電檢測和后備電池保持?？蓴U(kuò)展多個(gè)模塊，擴(kuò)展模塊有數(shù)字型、模擬型、溫度型的模塊。 EC20的編程采用界面友好的窗口軟件，支持多種編程方式（梯形圖、指令列表、順序功能圖），方便地監(jiān)控和調(diào)試，可在線修改程序。 （1） PLC設(shè)備配置： 1個(gè)主模塊EC20-3232BRA，繼電器型輸出，220VAC電源，32輸入和32輸出； 1個(gè)擴(kuò)展模塊EC20-0808ER，繼電器型輸出，8輸入和8輸出。 （2） 輸入設(shè)備配置： 輸入設(shè)備有——a.旋臂式行程開關(guān)，用于工裝臺的位置檢測；b.限位開關(guān)，用于工裝臺、運(yùn)動機(jī)械、氣缸的到位檢測；c.腳踏開關(guān)，用于裝配工位上的人工操作；d.轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于操作模式的選擇，在控制柜和裝配工位上，控制柜上是整體運(yùn)行模式的選擇，裝配工位上是手/自動切換。EC20輸入端是漏型輸入，因此輸入設(shè)備采用EC20模塊的COM點(diǎn)為輸入接線回路端。 （3） 輸出設(shè)備配置： 輸出設(shè)備有 —— a.繼電器-電磁閥-氣缸，PLC輸出點(diǎn)通過控制繼電器來控制電磁閥，電磁閥再控制氣缸的進(jìn)氣和排氣，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的頂升和下降，繼電器-電磁閥-氣缸的組合是通過電氣輸出的接點(diǎn)控制氣動操作設(shè)備的一種有效手段；b.繼電器-接觸器，PLC輸出點(diǎn)通過控制繼電器來控制接觸器，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟停操作、設(shè)備的開關(guān)及其它電路的通斷，繼電器-接觸器的組合是用小容量的輸出點(diǎn)來控制大容量的電氣回路的正確方法；c.繼電器，PLC部分輸出控制可通過繼電器直接進(jìn)行，如指示燈、蜂鳴器等小容量電路。 一般情況下要注意PLC的輸出點(diǎn)不應(yīng)用于直接接入和控制各種被控制電氣回路，要通過繼電器等元件來提高控制容量，以及起到隔離的作用。 第四節(jié) PLC的順序步驟程序設(shè)計(jì)要點(diǎn) 環(huán)形生產(chǎn)線的運(yùn)行，主要的流程都是按順序進(jìn)行操作的。大多數(shù)情況下工程技術(shù)人員采用的是梯形圖的編程方式，也有少量采用指令列表的方式。順序功能圖的方式還不十分為廣大技術(shù)人員熟悉。這里討論的是采用梯形圖編程時(shí)的順序步驟程序設(shè)計(jì)。 在編程前，需要把設(shè)備的流程轉(zhuǎn)變?yōu)轫樞虻倪壿嬃鞒蹋▓D）。第二節(jié)中所討論的流程，是一種操作的外在現(xiàn)象和設(shè)計(jì)思想，而程序的邏輯流程（圖），則是準(zhǔn)確到包含以下及其他未說明的精確設(shè)計(jì)：輸入檢測和受控設(shè)備的動作配合、步驟的準(zhǔn)確銜接、操作的延時(shí)長短設(shè)置、操作的條件和限定、對人和設(shè)備保護(hù)防護(hù)設(shè)限、動 作先后判斷及優(yōu)先選擇、故障的診斷和顯示、故障后的保護(hù)和恢復(fù)等。 如果設(shè)計(jì)和編制程序時(shí)，不編制流程和順序控制點(diǎn)，不設(shè)置順序控制點(diǎn)的代表元件，則程序做出來的可讀性、可維護(hù)性會很差。比如一臺電機(jī)的啟動，如果僅是套用一堆輸入、延時(shí)、條件、限制邏輯在PLC輸出線圈之前，其中沒有一個(gè)代表順序的觸點(diǎn)元件，那么就是上述無序編程的典型做法。當(dāng)程序點(diǎn)數(shù)增多，最后就可能導(dǎo)致程序的編制難以控制，出錯(cuò)可能性大，調(diào)試非常困難、維護(hù)和調(diào)整難以下手。 生產(chǎn)線的編程，采用了兩項(xiàng)主要的編程方法。 （1） 順序步驟程序設(shè)計(jì) 順序步驟程序設(shè)計(jì)，是將一長串流程分解為一個(gè)個(gè)步驟，每個(gè)步驟單獨(dú)完成一項(xiàng)邏輯運(yùn)算和動作。在每個(gè)步驟上，都設(shè)置一個(gè)人為的標(biāo)志位，用以明確表示當(dāng)前運(yùn)行的步驟，并通過此標(biāo)志位限定設(shè)備的輸出，達(dá)到使整個(gè)系統(tǒng)按照步驟嚴(yán)格運(yùn)行的目的；并使得整個(gè)程序的條理清晰，各步驟邏輯簡潔明確，有利于日后的維護(hù)和修改。 如下圖2為生產(chǎn)線上“左一”單向移載傳送帶的編程示例： [align=center] 圖二 “左一”程序[/align] 如圖2中所示，“左一”單向移載傳送帶的流程劃分為五個(gè)步驟，分別以標(biāo)志位M100、M101、M102、M103、M106來表示。在運(yùn)行中，M100～M106順序地被置位，在每個(gè)步驟中，相應(yīng)的操作運(yùn)算由相應(yīng)的標(biāo)志位來開通，使得設(shè)備運(yùn)行得以按順序進(jìn)行，程序脈絡(luò)十分清晰。 例如第1行，當(dāng)X47置位，表明工裝臺進(jìn)入了圖1中“左一”的B2位置，當(dāng)A2處無工裝板積壓，則M100就被置位并自保持，“左一”開始進(jìn)行這塊工裝臺的移載操作（步驟M100）。到了第2行，Y21會因?yàn)镸100置位而復(fù)位，使該Y21對應(yīng)的阻板氣缸下降，將這塊工裝臺放行，隨B傳送帶進(jìn)入“左一”傳送帶上。第3、4行，當(dāng)工裝臺進(jìn)入“左一”完畢（此時(shí)觸動了X44行程開關(guān)），延時(shí)1秒（T1時(shí)間繼電器），然后就根據(jù)條件將M101置位并自保持，程序進(jìn)入步驟M101?？梢?，程序?qū)错樞蜻M(jìn)行，直到工裝板被準(zhǔn)確送出“左一”傳送帶為止。 到了步驟M106，M106短暫地置位后，將在下一個(gè)掃描周期內(nèi)復(fù)位M100和T0，使得M100～103全部步驟都復(fù)位，系統(tǒng)就開始等待下一次移載操作。 （2） 狀態(tài)標(biāo)志替代方法 在“左二”和“右二”雙向移載傳送帶的操作時(shí)，有可能會出現(xiàn)A線和B線兩塊工裝臺同時(shí)到達(dá)的現(xiàn)象。在這種情況下，“左二”、“右二”如何處理這個(gè)矛盾？哪個(gè)工裝臺會先運(yùn)行？這里，就有個(gè)優(yōu)先狀態(tài)標(biāo)志的設(shè)置和判斷。如果兩邊各用一個(gè)行程開關(guān)來置位相應(yīng)標(biāo)志位，程序并不好寫，因?yàn)橹梦缓蟮臉?biāo)志位沒有“優(yōu)先”的特征，都是“1”，還是會造成混亂。如果用“輸入端中斷”來編程，則會因?yàn)楦鞣N原因（如輸入誤動作）導(dǎo)致系統(tǒng)的錯(cuò)誤操作——在這種生產(chǎn)線上是很容易出現(xiàn)輸入的誤動作的。 在這里，程序設(shè)計(jì)者用了一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志替代方法，用兩個(gè)累加數(shù)的大小來代表工裝臺，如下圖3所示。 [align=center] 圖三 “左二”程序[/align] 如圖3所示，程序中采用了D100和D102兩個(gè)32位長整型寄存器用來做累加比較。當(dāng)工裝臺同時(shí)進(jìn)入時(shí)圖1中的A3、B3時(shí)（這個(gè)“同時(shí)”還是有些微差別的），如圖3所示的程序，M200和M250都置位，A和B兩邊都進(jìn)入了移載程序的第一步，第4、5行就是對D100和D102進(jìn)行累加，則當(dāng)運(yùn)行到第6行時(shí)，D100和D102的差別比較就會出來了。在D100大于和等于D102時(shí)，M120被置位；在D100小于D102時(shí)，M121被置位。這樣，通過累加和比較，會得出一個(gè)優(yōu)先的判斷并固定用兩個(gè)標(biāo)志位M120及M121來表示（實(shí)際上，這樣編程就能得到“先到者優(yōu)先”的結(jié)果，現(xiàn)場所謂工裝臺“同時(shí)”達(dá)到對PLC來說還是非同時(shí)的）。隨后的編程則將兩邊的步驟可以分開來寫，并且還能相互添加一些聯(lián)鎖，保證兩邊的步驟不互相干擾。 第五節(jié) 程序設(shè)計(jì)用到的指令 程序中用到的指令有： （1） 基本指令：LD、LDI，分別是梯形圖中的常開點(diǎn)和常閉點(diǎn)。 （2） 基本指令：EU、ED，分別是“上升沿檢測指令”和“下降沿檢測指令”，單步循環(huán)內(nèi)導(dǎo)通有效。 （3） 基本指令：OUT，是線圈輸出指令。 （4） 基本指令：TON，是計(jì)時(shí)器指令。 （5） 數(shù)據(jù)傳輸：DMOV，是雙字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸指令。 （6） 整數(shù)算術(shù)運(yùn)算：DINC，是長整數(shù)增一指令。 （7） 比較觸點(diǎn)指令：LDD>、LDD=、LDD<，是長整數(shù)比較指令。 從上可以看出，電子裝配生產(chǎn)線所用到的指令是比較簡單的，數(shù)量種類不多，基本上是順序和邏輯的編程。實(shí)際上，大多數(shù)的應(yīng)用場合，即使是復(fù)雜的功能，也可能通過基本指令的組合來實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)應(yīng)用高級的應(yīng)用指令則可以使程序的可讀性增強(qiáng)。 第六節(jié) 艾默生PLC應(yīng)用能力、優(yōu)勢 艾默生EC20的PLC在輸入輸出、指令、編程元件資源、中斷、指令速度上，相對有超前的性能；艾默生PLC以全中文化的工業(yè)自動控制平臺為其基本設(shè)計(jì)思想，非常符合中國工控行業(yè)的規(guī)范和習(xí)慣，新老PLC用戶可以很快地很容易地掌握艾默生產(chǎn)品的應(yīng)用和編程。設(shè)計(jì)性能好，比如指令數(shù)量、中斷源、高速計(jì)數(shù)等。 在這些場合應(yīng)用中，由于生產(chǎn)線可能會長期運(yùn)行，其可靠性要求要較高；同時(shí)有可能會因?yàn)橛脩羯a(chǎn)產(chǎn)品和工藝的變更，對生產(chǎn)線可能會要求做修改、改造，因此PLC需要考慮生產(chǎn)線改造時(shí)有一定的擴(kuò)展性。