基于PLC的电气自动化控制系统设计

基于PLC的自动化生产线控制系统设计

摘要：为了有效提升生产线的自动化程序，需设计以PLC为控制的核心，三自由度滑台属于执行部件的控制系统，运用逐点比较法实施直线插补运动，达到三轴准确定点移动控制的目的，从而精准的调整待装配工件所在位置与姿态，使得工件装配完成。文章重点介绍了系统整体架构、硬件平台、系统软件以及实现方法。运用了PLC控制步进电机驱动器达到控制速度的目的，这样能使得系统更为可靠、稳定。

关键词：PLC；三自由度滑台；逐点比较法；运动控制；步进电机

前言

近阶段，我国的自动化生产线都是针对专用需求设计而成，但是，设计的自动化系统本身生产线也拥有一定的缺点需要进一步完善。

1.控制系统整体框架

工业摄像头、PLC、位置传感器、开关、工业计算机、三自由度滑台都属于自动化生产线控制系统。三自由度换填在整体控制系统中属于核心执行机构，经由X、Y、Z方向的线性模组与3台步进电机组成，采用PLC为驱动器发动控制信号，从而掌握滑台3个分支在每个方向的位置，X轴的方向和流水线的传输方向都是平行的，选用的是齿轮带动皮带的驱动模式，经由X轴实施步进电动驱动。直线行驶能达到高速运行的目的，然而，定位也较为准确和稳定，横向机构都经由Y轴步进电动驱动，驱动的方式和X方向是一致的，主要是配合X方向完成坐标定点。一般升降机构都是Z轴步进电动驱动、驱动方式以及X方向相同。工作过程中，顺着垂直方向由上下开始运行，便能方面工件抓取与放置。

在设计整体系统时，最为主要的功能如下：（1）自由选择手动与自动操作。（2）高速捕获工件图像，从而计算出它的坐标。（3）精确控制，使得精度上升至0.02mm。（4）控制行程与运动，行程应为0~400mm。（5）能完成最基本的装配动作，简单来讲便是抓取与放置。（6）对于安全保护功能，如果遭遇到异常，便会自动发生急停信号。

前言

随着企业的持续稳定发展，经济全球化步伐也迅速加快，我国的工业也出现了翻天覆地的变化，一方面高科技的加工工艺越来越得到推广，加工效率也得到了大大的提高。与此同时原有的物流和仓储系统已不能满足新形势的要求,建立一个集物流、信息流和资金流于一身的自动化物流管理中心,从而降低企业综合物流成本,提高企业综合效益便成为目前亟待解决的问题。自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情况下, 自动地完成物品仓储和取出的系统, 它以高层立体货架为主体, 以成套搬运设备为基础, 是集自动控制技术、通信技术、机电技术于一体的高效率、大容量存储机构。PLC 作为一种工业控制计算机, 具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、多种控制功能、网络技术和优越的性价比等性能, 是目前广泛应用的控制装置之一。自动化立体仓库的出现, 实现了仓库功能从单纯保管型向综合流通型的转变，

而且自动化立体仓库是现代物流与仓储系统的重要组成部分，具有货物存取效率高和自动化程度高、很强的入出库能力等优点。而PLC功能强大，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便，易于实现机电一体化。完全满足立体仓库工作环境和控制系统的要求。。

但是由于立体仓库前期投入大，需要专业人才从事维护，维持费用高， 只有资本雄厚的企业才会重视立体仓库，成本成为立体仓库发展的限制因素，因此如何降低立体仓库的成本或者设计中小型立体仓库自然成为重中之重更利于推广与普及。本设计就是针对那些中小型企业而设计的采用三菱FX1N系列PLC作为核心控制元件的中小型字体仓库，而且结构可以灵活调整，它既可以是单排或者双排货架的自动化立体仓库，也可以是自动化立体车库，可以根据需求调整。采用专用键盘作为人机接口部件，具有手动和自动操作，可根据用户需求人机之间进行信息交换，作控制步进电机来驱动一个有三自由度的小车在高强度导轨上做三维运动来完成一系列动。

1 绪论

1.1 自动化立体仓库的发展情况及发展趋势

基于plc的电梯电气控制系统的设计

摘 要：本文作者根据电梯的原理特点，在分析PLC控制技术特点的基础上，提出了一种PLC智能控制系统设计方案，提高了电梯运行的可靠性、舒适性和效率。

关键词：电梯；PLC；智能控制

电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯，高层住宅需要有住宅梯，百货大楼和宾馆需要有客梯、自动扶梯。本文主要研究电梯的PLC智能控制方法。传统电梯控制系统主要有三种控制方式即继电器控制、PLC控制和微机控制，其中继电器控制系统具有故障率高、可靠性差、接线复杂、通用性差等缺点。可编程控制器（PLC）编程采用易学易懂的梯形图语言，具有控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点。因此对于一个小型的智能电梯，利用PLC对其进行控制是一个最佳选择。本文主要以小型交流电梯的控制系统为例，结合PLC控制技术的特点，提出了一套智能电梯控制系统的应用设计方案。

一、电梯PLC智能控制的基本原理

模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解。模糊控制方法鲁棒性强，干扰和参数变化对其控制性能影响大大减弱，它设计简单，便于应用。由于模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。本文研究了一种新型的PLC智能电梯控制系统的构成。它与传统电梯控制系统的主要区别是利用模糊逻辑推理控制方法确定适合于电梯运行情况的规则，通过进一步处理所选规则从而最终确定电梯运行程序。该系统能向乘客及时报告电梯运行状况，从乘客心理和生理条件出发以满足高效率运输。智能电梯控制可分为两个方面：电梯拖动系统控制和电梯逻辑控制。电梯PLC控制系统主要包括PLC、操纵盘、呼梯盒、井道等装置。

Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ·自动化控制　

基于ＰＬＣ的机器人电气控制系统的设计　

科学信息技术的不断发展，　机器人应用的已经越来越广泛。　本文将基于ＰＬＣ的机器人电气控　制系统作为研究方向，对机器人　电气控制系统硬件、软件设计过　程中的主要方法分别进行了分析　和研究，通过ＰＬＣ控制技术的应用，　提高了它的可靠性以及稳定性，　取得较好的效果，对机器人设计　的进一步发展具有非常重要的意　义。　

【关键词】机器人ＰＬＣ电气控制系统　

机器人被广泛应用在专用机床及自动化　

生产线上，主要被用来搬取以及装卸零件，以　

实现生产的自动化。本文中选取的是关节式结　构的机器人，它可以模拟人手臂的一些动作，　

能够按预先设定的程序实现抓取、搬运等行为，　

液压驱动实现动作的实行，电磁阀来控制，按　

时间原则控制的电气控制系统实现其动作的顺　

序以及动作间的间隔。　

１机器人的硬件控制系统设计　

基于ＰＬＣ的机器人能够实现抓取、搬运　

以及装卸等一系列的动作，这些动作都是在气　

缸的驱动下实现的。在实现动作的过程中，需　要进行加工的工件从初始位置到达ｌ＃Ｉ作台，　

将待操作的工件传输到２　工作台，从而回到　

１　工作台，完成对下一个工件的操作。如图１　

所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。　

如图ｌ所示，机器人装置自初始位置，　手腕向下移动，操作手指夹紧１群工作台上待　

操作的工件，进而对其进行上行移动。到位之　

后，机器人手指、手腕在手臂引导下沿右侧轨　

迹移动，移动至预定位置后再次沿下行轨迹移　

动，最后控制机器人装置手指放松，并将该工　

件放置于２　工作台当中。再次回到ｌ　工作台　

的动作顺序与上述流程相反，进而实现一个完　

整的工作周期循环。　

根据机器人装置的动作要求，通过限位　

开关装置来实现控制系统中的位置检测信号工　

作，准确对机器人的手臂动作进行定位。并且，　文／刘晓云　

当待操作工件被机器人夹紧时，必须预先设置　夹紧力，只有当夹紧力达到设定值时，才能够