自动生产线技术探讨

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摘 要 通过亚龙YL-335A型自动生产线实训考核设备，了解自动生产线的组成、功能、应用。

关键词 自动生产线；亚龙YL-335A；传感器；PLC

中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）99-0076-02

0引言

自动生产线由各种执行机构、检测机构组成，按生产工艺要求，自动进行生产线上的流水作业。自动生产线要求各种机械装置能自动完成各道工序，生产出合格的产品，要求在装卸、定位、夹紧工件在输送、分拣、包装单元自动进行。

1亚龙YL-335A型生产线

亚龙YL-335A型生产线这个系统分为五大功能模块和一个公共模块。公共模块主要是提供电源和气源。五大功能模块包括：供料模块、加工模块、装配模块、分拣模块、输送模块。五大功能模块相互独立，能够实现特定功能。我们采用拼盘式教学，即先讲解独立的每一个模块，最后拼凑起来作为整个系统讲解。在学习五大功能模块的次序上，按工件输送所经过的功能模块的先后顺序。

每一个功能模块都是分四大部分内容：机械零部件装配、气路连接、电路设计与连接、PLC编程。为了完成这四大方面工作，需要机械、气动、电气、PLC编程的基础知识和基本操作技能。

以供料模块为例：

1）机械装配

机械装配的一般顺序是把若干零件组合成组件，再和零件组合成部件，最后组成整台设备。供料模块主要是由铝合金支撑架、出料台、料仓底座、推料结构组成的。除了这些机械部件外，还要配合一些气动元件和传感器。在装配时要先将零件安装成组件，然后进行组装。装配时要注意料仓、顶料气缸、推料气缸、传感器的位置。

2）气路连接

气动系统连接先从汇流排开始，连接电磁阀、气缸；然后扎紧气管，固定在铝合金支撑架上。连接时注意气管的长度，不宜太长或太短；用不同颜色的气管表示气体的流动方向；气管走向美观整齐；气管接头要插紧，防止漏气。用电磁阀上的手动换向加锁钮检验气缸的初始位置和动作位置是否符合控制要求。

3）电路设计与连接

电路设计首先分配PLC的I/O信号，然后绘制PLC接线原理图。线路连接时注意分两部分接线：装置侧、PLC侧。首先将工作单元的导线集中到接线端子排上，再从接线端子排引出到PLC上。接完线后要检查线路是否出现短路、断路现象，还要检查电磁阀是否灵活动作、传感器指示灯和PLC输入输出指示灯是否亮灭。

4）PLC编程及调试

PLC通电后进入自检状态，确定系统是否就绪。按下启动按钮后，供料模块开始运行，首先顶料气缸将倒数第二个工件夹紧，推料气缸将最下层工件推到出料台上后立即缩回，接着顶料气缸缩回，工件下落到底层。PLC程序由两部分组成：系统状态显示、控制主程序。系统状态显示通过指示灯检查料仓内是否有足够的待加工工件，检查运行中料仓工件是否足够，检查料仓内是否有工件。控制主程序采用顺序功能图设计。

程序调试要检查气路部分后才能投入工件运行程序。调试时要注意各种可能出现的情况，保证系统的可靠性，不断优化程序。注意人身与设备安全，出现异常情况立即按下急停按钮切断电源。

2 涉及的技术领域

自动生产线所涉及的技术领域是广泛的，它的发展与许多技术相互渗透。

2.1可编程控制器

可编程控制器是一种以顺序控制为主，网络控制为辅的控制器。它不仅可以实现逻辑计算、记忆的功能，还能大规模控制开关量。

PLC选型根据I/O点数来确定。首先分配I/O点：然后画出PLC与输入输出设备的连接图，设计控制柜和操作台的电气布置图与安装接线图；接着进行程序设计，程序包括控制程序、初始化程序、检测故障维修程序、状态显示程序、保护和自锁程序；最后进行联机调试。

2.2气动技术

采用空气作为介质，具有传动反应快的特点，气动元件制作容易，成本小，引起人们普遍重视。

气动元件有气源、电磁阀、气缸等。气源处理元件有空气过滤器、减压阀、油雾器。电磁阀能改变气体流动方向和通断。电磁阀的几位是指阀的工作位置，用图形符号中的方框数目表示；几通看外部接口数有几个；单控或双控主要看无电控信号时阀芯的位置是否复位。若复位是单控电磁阀，反之是双控。气缸分为单作用气缸、双作用气缸。气缸根据用途分为活塞式气缸、回转气缸、薄型导向型气缸等等。

2.3传感器

传感技术随着材料科学发展，形成一个新的科学领域，在自动化生产线中监视各种复杂的自动控制程序，起到重要作用。

传感器技术侧重于传感器的装配、应用场合、使用方法。传感器包括旋转编码器、光敏式接近开关、电感传感器、光纤传感器、磁感应传感器等等。旋转编码器在分拣模块和输送模块中作为定位脉冲数。光敏式接近开关在供料模块和装配模块的料仓底部检查工件是否足够和有无工件。根据受光模式分为三种类型：对射式、漫射式、反射式。漫射式光敏接近开关使用时首先要进行模式设定是否接受光线，然后检测距离，调整到检测物体的最佳位置。电感传感器在分拣模块中用来检查工件是否为金属。在分拣模块中放置光纤传感器区分工件是黑色还是白色。磁感应传感器放置在气缸的两端，在活塞上安装一个永久磁铁的磁环，用于检测气缸活塞的位置。传感器的接线分两线制、三线制、四线制。

2.4步进电动机

步进电动机将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行电动机。它与三相异步电动机不同。它的运动形式是步进式的，与驱动器配套使用。步进电动机驱动器主要解决步进电动机的各相绕组分配输出脉冲和功率放大的问题。用PLC控制步进电动机运行，要考虑防止步进电动机失步的问题。

3系统的整体控制

系统有两种工作模式：单模块运行方式、全线运行方式。全线运行模块是通过将每一个工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信实现互联的分布控制方式来实现全线运行的。系统整体控制程序编写前要整体规划编程思路。先写从站程序，在单模块程序的基础上修改、编制联机运行程序。联机相比单模块运行主要变动：一是运行条件不同，主令信号来自系统通过网络下传的信号；二是各工作模块之间通过网络不断交换信号，确定各模块的程序流向和运行条件。设计各个模块的数据通信时，要先进行初始化，设定主模块和从模块，规划通信数据。系统采用N：N通信方式，以输送站作为主站，设置站号为0号，从站有四个，分别是供料站（1号）、加工站（2号）、装配站（3号）、分拣站（4号）。联机时，要求所有主站和从站都处于联机方式。在初始状态检查时，系统准备就绪，要求所有从站准备就绪。

4 结论

21世纪，自动生产线在计算机技术、人工智能技术的推动下，将生产出智能设备，在工业生产中具有一定自适应能力。因此自动生产线是机械装配、气动、传感器和PLC控制等技术的综合，实践性强，应用面广。

参考文献

[1]宁宗奇.自动生产线装配、调试与维修[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]何用辉.自动化生产线安装与调试[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]胡海清，刘雪雪.PLC与自动生产线技术[M].北京：北京理工大学出版社，2010.