基于PLC的电气自动化控制系统设计

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基于ＰＬＣ的自动化控制系统的设计

作者：罗贤亮

来源：《中小企业管理与科技》2009年第07期

摘要：PLC控制系统的设计是一个步骤有序的系统工程，在工业自动化控制领域得到了广泛的应用。本文是PLC控制系统的设计和实践经验的总结，在实际应用中具有良好的效果。

关键词：PLC控制系统设计调试

1 PLC控制系统的设计

1.1 PLC控制系统的硬件设计 硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。

PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85-240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1隔离变压器等）；隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。

PLC输入电路电源一般应采用DC 24V，同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。

PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短；如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应首选继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。

如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

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。

基于PLC技术的自动化生产线控制系统设计

自动化生产线是现代工业生产中的关键技术之一，能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量和稳定性。而PLC（Programmable Logic

Controller，可编程逻辑控制器）作为现代自动化控制系统的核心，具有可编程、多功能、高可靠性等特点，被广泛应用于各个行业的自动化生产线控制系统中。

设计基于PLC技术的自动化生产线控制系统需要遵循以下几个步骤：

1.系统分析和规划：首先，需要对整个生产线的工艺流程进行分析和规划，确定需要自动化控制的环节和目标，确保自动化系统能够满足生产需求。

2.设计电气和机械硬件：根据分析和规划的结果，设计电气和机械硬件，包括传感器、执行器、电机、开关等元件的选型和布置，确保硬件的可靠性和稳定性。

3. PLC程序设计：根据工艺流程和硬件设计，编写PLC的控制程序。PLC的控制程序可以使用各种编程语言，如传统的ladder diagram（梯形图）、structured text（结构化文本）等，根据需要选择合适的编程语言。

4.联机调试和测试：在控制程序编写完成后，将PLC与整个系统进行联机调试和测试，确保各个环节的传感器、执行器和PLC之间的通信和控制正常运行。

5.故障检测和维护：设计自动化生产线控制系统时，需要考虑到故障检测和维护的问题。可以利用PLC的故障诊断功能，实时监测传感器和执行器的状态，并通过人机界面或网络等方式报警和通知工作人员。 在设计基于PLC技术的自动化生产线控制系统时，需要考虑以下几个方面的问题：

1.系统可靠性：自动化生产线控制系统需要具有高可靠性，确保生产线的稳定运行。因此，需要选择具有高可靠性的PLC设备，并设计备份和冗余系统以应对可能的故障。

2.通信与网络功能：现代自动化生产线控制系统通常需要与其他系统进行通信和数据交换。因此，设计时需要考虑PLC的通信和网络功能，确保系统能够与其他设备进行数据传输和控制。

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