1 引言

艾默生網絡能源有限公司中試部生產線(以下簡稱中試生產線)是建于1998年的一條整體呈長方形循環運行的產品裝配線。生產線采用PLC自動控制系統對整個生產流程進行控制，操作人員可通過選擇運行模式來將整條生產線劃分為1~3個小段，各段分別獨立及組合運行;可手動/自動切換運行;具有多種故障報警燈指示。目前PLC采用艾默生自己制造的EC20型產品，該型產品指令豐富，編程方便，運行可靠，兼容性強，能夠較好的滿足電子行業生產的應用。

2 系統設計

2.1 裝配線平面布局

圖1為生產線的平面布置圖。

圖1 中試生產線平面圖
2.2 中試生產線設備構成和功能簡述

(1) 中試生產線由兩條長長的平行傳送帶A和B作為其主體設備，生產用的工裝臺就放置在這兩條傳送帶上，依次順序運行到一個個裝配測試工位。兩條傳送帶A和B運行方向相反，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形的整體，工裝臺在運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移到另一條傳送帶的起點。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”。通過選擇運行模式，這兩條雙向移載傳送帶可以投入運行，在從而實現將生產線分解成1~3小段組合運行的功能。這樣可以在生產線各小段分別安排不同工序流程的多種產品進行同時加工，提高了生產效率，滿足多產品排產的要求。
(4) 圖1中最左邊為控制柜，內裝PLC及其外圍輸入輸出電路，還有電機主電路的設備，包括變頻器、空氣開關、接觸器等。
(5) 在傳送帶中，布置了很多的行程開關、微動開關，用于檢測工裝臺運行的位置，轉換成為開關量數字信號輸入PLC控制器，使PLC能根據這些工裝臺的位置進行運行程序的運算和控制輸出。
(6) 在裝配測試工位上，還有一些手自動轉換開關、腳踏開關、阻擋氣缸釋放按鈕等，多是開關量數字信號輸入(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行。
(7) 電機是由PLC輸出的開關信號來進行啟停控制的;氣缸的頂升和下降是由電磁閥控制生產用壓縮空氣對氣缸的進氣和排氣來實現的，而電磁閥則也是由PLC輸出開關信號來控制的。
(8) A和B傳送帶的運行速度分別由兩臺變頻器來調節速度大小，運行中采用定速運行，滿足運行工藝要求。

2.3 運行和控制流程

(1) 上電后A和B傳送帶并行反向運行，其速度由變頻器面板設置，固定運行，調試成功后不需要更改。
(2) 兩端的移載傳送帶負責把工裝臺在兩條A和B傳送帶之間循環移載。例如當工裝臺沿A線運行到“右一”前A1位置碰到檢測的行程開關，則當“右一”處于空閑時(無工裝臺在上面，也沒有工裝臺堆積在B傳送帶起點B1時)，“右一”將會進入單向移載程序。這時工裝臺繼續運行到就位位置A1’觸動行程開關，則“右一”氣缸會頂升，把工裝臺頂起來，“右一”傳送帶啟動運行，把工裝臺送到對面的B1起點，然后氣缸放氣，工裝臺放下。這就完成了一次單向移載。“左一”運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行模式時，如果兩條傳送帶被分成兩段或三段循環運行，則中間的兩段移載傳送帶負責把工裝分別在各自的循環路徑上移載，實現分段運行。例如當工裝臺沿A傳送帶運行到“左二”前位置A3，則開始進行移載檢測，如果“左二”處于空閑時(無工裝臺在上面，也沒有工裝臺堆積在B傳送帶出口點B3時)，“左二”將會進入移載程序，這時工裝臺繼續運行到就位位置A4觸動行程開關，則“右一”氣缸會頂升，把工裝臺頂起來，“右一”傳送帶啟動運行，把工裝臺送到對面的B4點，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點轉移到A5點。
(4) 中間移載傳送帶根據各循環路徑上工裝到位的先后順序來排隊，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現工裝移載。
(6) 現場有手/自動轉換開關、腳踏開關用以實現手動操作。
(7) 整條線運行前先根據要求選擇運行模式(即小段組合運行方式)。

3 PLC控制設計

3.1 PLC配置設計

控制柜是整個試生產線的中核心，其中關鍵的設備是PLC。中試生產線選用的是艾默生網絡能源有限公司的新產品EC20系列的PLC及擴展模塊。

EC20系列PLC是高性能的通用PLC可擴展多個模塊，擴展模塊有數字型、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)，方便地監控和調試，可在線修改程序。

(1) PLC設備配置

1個主模塊EC20-3232BRA，繼電器型輸出，220VAC電源，32輸入和32輸出;
1個擴展模塊EC20-0808ER，繼電器型輸出，8輸入和8輸出。

(2) 輸入設備配置

輸入設備有:

●旋臂式行程開關，用于工裝臺的位置檢測;
●限位開關，用于工裝臺、運動機械、氣缸的到位檢測;
●腳踏開關，用于裝配工位上的人工操作;
●轉換開關，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，因此輸入設備采用EC20模塊的COM點為輸入接線回路端。

(3) 輸出設備配置

輸出設備有:

●繼電器-電磁閥-氣缸，PLC輸出點通過控制繼電器來控制電磁閥，電磁閥再控制氣缸的進氣和排氣，從而實現氣缸的頂升和下降，繼電器-電磁閥-氣缸的組合是通過電氣輸出的接點控制氣動操作設備的一種有效手段;
●繼電器-接觸器，PLC輸出點通過控制繼電器來控制接觸器，從而實現電機的啟停操作、設備的開關及其它電路的通斷，繼電器-接觸器的組合是用小容量的輸出點來控制大容量的電氣回路的正確方法;
●繼電器，PLC部分輸出控制可通過繼電器直接進行，如指示燈、蜂鳴器等小容量電路。

一般情況下要注意PLC的輸出點不應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。

3.2 PLC的順序步驟程序設計要點

環形生產線的運行，主要的流程都是按順序進行操作的。大多數情況下工程技術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人員熟悉。這里討論的是采用梯形圖編程時的順序步驟程序設計。