一种气动传送与分拣生产线控制系统的制作方法

本发明涉及一种气动传送与分拣生产线控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

物流传输在工厂生产过程中占有很大的比重，经常因不合理的物流管理而消耗了大量的人力和物力，直接影响生产的顺利进行。因此实现生产过程中各种物料的自动传输和物流信息的自动管理对提高企业的经济效益有着十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明提出了一种气动传送与分拣生产线控制系统，采用主从控制结构，计算机作为上位机，而plc作为下位机，通过工业控制软件实现计算机与plc的数据通信。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统是一个多级控制系统，包括个人计算机与plc的管理、控制，plc对电磁阀、步进电机、变频器的控制，根据这些情况分析采用了上下位机的主从控制结构。

所述控制系统各个机械手的各模块的控制采用了plc直接控制电磁阀来驱动执行元件的动作，对旋转模块采用plc控制步进电机实现，每个控制模块都包含了气动执行元件(气缸或真空吸盘)、位置或位移传感器、电气连接单元。

所述控制系统主要包括个人计算机(负责与plc间的控制与管理)、西门子plc、plc接口控制板、电磁阀、步进电机、变频器等。

本发明的有益效果是：该控制系统在实验室调试、运行取得了良好的效果、)如果在监控计算机配置了以太网接口，可与生产管理层及企业生产管理层实现网络互连，构成完整的企业信息网络。

附图说明

图1是本发明的控制系统硬件模块图。

图2是本发明的系统软件功能模块图。

图3是本发明的plc程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，在气动传送与分拣实训设备系统中，上位机负责整个系统的协调、优化、高效的运行。主要有两方面功能：一方面对现场设备plc发控制命令，从而实现对生产现场的控制；另一方面及时监控plc及其他设备的工作状态，对系统进行监控，并且还应具有良好的实时仿真功能。

气动传送与分拣实训设备控制系统就其实现来说，不论是其硬件还是其软件部分，都应满足功能完备而实用、工作稳定可靠、系统可扩展性和维护性好等基木要求。

对气动传送与分拣实训设备的控制，一般有主从控制系统和集中控制系统两种组织形式。

主从式控制系统将控制任务分解为数据处理和控制执行两大部分。分别由上、下位机来完成。上微机负责整个系统的综合管理、人机交互、状态信息处理、故障诊断、监控仿真等；下位机负责各气动机械手位置操作控制及运行位置的信息反馈等。上位机一般配置较高，而卜位机的配置相对较低。整个控制系统的设计带有分布式控制系统的特征。

集中式控制系统只拥有1台计算机，在完成数据处理的同时，还具有控制硬件完成运行的功能、)由于控制系统要处理的数据量一般较大，因此它要求微机的整体性能较高，软件要具有多任务处理能力，实时性要好。

本系统是一个多级控制系统，包括个人计算机与plc的管理、控制，plc对电磁阀、步进电机、变频器的控制，根据这些情况分析，采用了上卜位机的主从控制结构。下位机采用西门子s7-300系列中的cpu3141fm型plc，上位机采用联想pc，主要目的是利用plc的高可靠性、模块化结构及编程简单等特点，将其作为h位机完成实时采集和控制任务；利用pc友好的人机界面实现人机对话和监控功能。pc上位机读取plc中各机械手的状态，并向plc发送控制命令，并且检测plc的工作状态，plc控制各气动机械手进行动作。同时pc上位机根据当前的运行状态实时动态仿真，同时进行实时故障诊断及报警。

气动传送与分拣实训设备系统中的控制主要是对搬运机械手的控制。各个机械手的各模块的控制采用了plc直接控制电磁阀来驱动执行元件的动作。对旋转模块采用plc控制步进电机实现，每个控制模块都包含了气动执行元件(气缸或真空吸盘)、位置或位移传感器、电气连接单元。主要包括：个人计算机(负责与plc间的控制与管理)、西门子plc、plc接口控制板、电磁阀、步进电机、变频器等。

如图2，用户界面主要对程序和用户间的信息交互进行总体控制和管理，完成包括图形、状态显示、现场控制等功能。

调度策略模块主要是根据系统采集到的仓储位的当前信息，根据制定的调度策略，决定颜色分拣机械手系统下步要执行的操作。

仿真模块则是根据系统的当前运行情况，实现实时仿真和监控功能。

plc程序控制主要实现对各个气动机械手、步进电机及传送带电机的操作进行控制。

上下位机通信模块实现上位机pc与下位机plc通过串行ii进行通信由工控组态软件实现。

对于气动传送与分拣系统，采用西门子公司的s7-300系列plc。cpu选用cpu314ifm型n5，它包括开关量输入20点，开关量输出16点，并带模拟量输入4个通道，模拟量输出1个通道，高速计数器2个，电源模块选用ps3072a需要扩展开关输入模块sm321两个，每一个包括16个开关量输入接点；同时需扩展开关量输出模块sm322一个，包括16个开关量输出。

如图3，在自动化系统中，plc主要是作为卜位机，对系统的底层进行控制和数据的采集、)同时木系统采用“组态土”软件实现系统的监控与仿真，因此木系统的软件设计主要包括两个方面内容：一是控制各机械手及气缸动作的plc程序的设计，二是“组态土”软件中各个画面命令语言程序的设计。

根据控制要求，plc程序主要由初始化程序、上料工位控制程序、铁磁性物质分拣程序、颜色分拣控制程序、尺寸分拣控制程序、步进电机控制程序、变频器控制程序等组成。

技术特征：

技术总结
一种气动传送与分拣生产线控制系统，采用主从控制结构，计算机作为上位机，而PLC作为下位机，通过工业控制软件实现计算机与PLC的数据通信。该控制系统在实验室调试、运行取得了良好的效果、)如果在监控计算机配置了以太网接口，可与生产管理层及企业生产管理层实现网络互连，构成完整的企业信息网络。

技术研发人员：张琳
受保护的技术使用者：张琳
技术研发日：2016.11.21
技术公布日：2018.05.29