CN105955184A - 一种基于plc实现多工序通用控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC实现多工序通用控制方法，所述基于PLC实现多工序通用控制方法基于统计的IO点数进行PLC选型，对每一个工序所用到的传感器数量统计并编写PLC地址分配表，传感器依次相邻启动的条件关系即某些传感器状态为ON时对应控制触点动作，作为下一个工序的启动。本发明为了能够适合复杂程度不同的生产线和自动化加工任务，建立了基于移位寄存器PLC通用控制程序；所有工序梯形图简单易懂，且每个工序所涉及的传感器触点都已进行分类处理；在控制过程中，可通过软件观察梯形图监测各触点的动作顺序和状态，直观易懂。

Description

一种基于PLC实现多工序通用控制方法

技术领域

本发明属于数控技术领域，尤其涉及一种基于PLC实现多工序通用控制方法。

背景技术

PLC是现今最常用的控制设备，几乎可以完成工业控制领域的所有任务。其实，现在的PLC对模拟量也有很强的处理能力。所以在大多数工业控制系统中，PLC已取代工控机(IPC)作为主控器来完对成复杂的工业自动控制任务。目前世界上着名的PLC生产厂家有美国的AB通用电气公司、日本的三菱、欧姆龙、德国的西门子以及法国的施耐德等等。PLC自产生后，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，为控制行业带来了新一轮的革命。20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，构成传统的继电接触器控制系统。但是以各种继电器为主要元件的电气控制线路可能需要成千只继电器来构成，需要使用成千上万根导线来连接，安装这些继电器需要大量的继电器控制柜，且占据大量的空间。运行时，又产生大量的噪声，消耗大量的电能。到20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，一直未能得到推广应用。20世纪60年代末，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求加工的生产线亦随之改变，以及对整个控制系统重新配置。美国数字设备公司(DEC公司)于1969年研制开发出了世界上第一台可编程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。PLC自问世以来，经过近40年的发展，在美、德、日、法等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC。著名的有美国：AB通用电气公司、德州仪器公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等公司；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。在接受一个工程后，首先需要分析被控对象以选择合适的控制设备。PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自控系统或装置。

PLC在较差环境下仍具有高可靠性和稳定性，被广泛用于生产线和自动化加工、制造中。但由于不同生产线和自动化加工任务的不同，导致程序可移植性较差，其主要原因在于不同PLC程序的开发人员，其控制方法不同，且跟随不同生产线或自动化加工任务的不同，会多出一些工序或传感器的控制，致使原有PLC程序需要进行重新编写和开发，导致了可读性和通用性低，不具备专业理论知识的现场工人也难以进行维护和更新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC实现多工序通用控制方法，旨在解决PLC在生产线和自动化加工、制造中应用存在程序可移植性较差，可读性和通用性低，维护和更新困难的问题。

本发明是这样实现的，一种基于PLC实现多工序通用控制方法包括以下步骤：

步骤1、建立整个生产线或自动化加工过程的工序流程，确保所有工序的合理性和完整，核实每个工序启停的先后逻辑顺序，保证整体操作的正确性。

步骤2、采用数理统计方法，将所有工序中涉及到的传感器类型和作用进行统计和归类，并计算出完成所有工序需要的PLC的IO点数，包含启动和停止两个单独预留IO点数；

步骤3、基于步骤2统计的IO点数进行PLC选型，以满足控制需要的IO点数即可，同时对每一个工序所用到的传感器数量进行细致统计并编写PLC地址分配表，根据步骤1确定的工序先后关系进行PLC程序的编写；具体步骤如下：

步骤3-1、判断工序的数量，进而确定PLC内部移位寄存器模块的数量即需要用到多少个移位寄存器个数。

步骤3-2、依次明确相邻启动的条件关系即某些传感器状态为ON时对应控制触点动作，作为下一个工序的启动，为以后更复杂的生产线和自动化加工工序控制，可以多设定一些触点作为冗余备用，待需要时直接接线，只需确保端子和对应触点的一一对应即可。

步骤3-3、编写基于多个移位寄存器构成的多工序PLC控制梯形图并下载到PLC模块中。启动开始，根据步骤2的逻辑关系，工序1开始动作；扫描停止端口是否有输入，有则停止程序，没有则顺序执行，扫描工序1中所涉及的传感器状态；当传感器1.1、1.2…1.n(工序1中包含n个传感器)均为“ON”时，第一次触发移位寄存器1(移位寄存器为8位寄存器)，其内部地址中的数据对应左移1位，此时该位为“1”。

步骤3-4、启动下一个工序即工序2开始执行，同理扫描停止信号是否为ON，无则扫描工序2所涉及的各传感器状态，当传感器2.1、2.2….2.n(工序2中包含n个传感器)均为“ON”时，第二次触发移位寄存器1(移位寄存器为8位寄存器)，其内部地址中的数据对应再左移1位，此时该位为“1”。

步骤3-5、启动下一个工序即工序3开始执行，同理扫描停止信号是否为ON，无则扫描工序3所涉及的各传感器状态，依次类推，启动多个工序的顺序执行，当工序超过7个时，可将第8个工序连接至第2个移位寄存器，重复步骤3-3至3-5。

本发明提供的基于PLC实现多工序通用控制方法，基于PLC多工序通用控制方法，以实现基于一种通用控制方法实现不同生产线或自动化加工任务，提高程序的可移植性和通用性，便于不是专业技术人员的现场工人也可以进行日常维护和维修。

本发明为了能够适合复杂程度不同的生产线和自动化加工任务，建立了基于移位寄存器PLC通用控制程序；所有工序梯形图简单易懂，且每个工序所涉及的传感器触点都已进行分类处理；在控制过程中，可通过软件观察梯形图监测各触点的动作顺序和状态，直观易懂。

本发明针对多工序控制设计了一种通用控制方法，可将复杂程度高、工序多的PLC程序直接移植到相对简单的生产线和自动化加工控制中，只需根据PLC地址分配表中每个工序涉及的所有传感器端口地址可以直接进行简单程序对应传感器的硬件接线即可，无需任何程序修改，只保证工序的先后动作顺序以及每个工序中传感器地址与硬件连线正确，对于剩余的可为以后预留用。

本发明所提出的多工序通用控制算方法，当前为相对简单控制程序，为能够实现更复杂、工序更多的生产线和自动化加工控制时，只需将第一个移位寄存器控制梯形图程序进行复制并放置当前程序末尾，只需修改所复制的移位寄存器地址和包含的对应触点地址即可，以此类推，直到实现所有工序的执行。

本发明提出的多工序通用控制方法，从简单程序到复杂程序控制，只需程序中修改触点和移位寄存器地址即可；从复杂到简单控制的实现更为简易，根据PLC地址分配表，保证每个工序中包含传感器触点的地址和硬件接线一一对应即可完成对应工序的顺序控制，程序可直接移植应用，内部控制流程简单清晰，现场维护和更新方便，避免了由于改变生产线和自动加工任务后进行二次程序开发所需要的时间和生产成本，对于提高自动化生产线和数控加工的生产效率，大幅降低维护成本和减小程序开发周期具有重要的理论意义和工程应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于PLC实现多工序通用控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于PLC实现多工序通用控制方法程序路程图。

图3是本发明实施例提供的基于PLC的控制梯形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明实例中，控制一种RP快速操作手实现金属铁类工件的快速拾取和搬运。拾取的夹具选择电磁铁，依靠电磁铁的通/断电实现工料的拾取和放料。

本发明实施例中，转轴副采用安川伺服电机，移动副采用电动气缸，PLC控制器采用西门子S7-200系列PLC，实现多工序控制的具体步骤如下：

步骤1、分析整体控制流程如下：

启动—转动轴和移动轴均回零位—转动轴R副停止—移动轴P副下移至下限位—电磁铁上电拾取工料—上移至零位—移动轴P副停止—转动轴R副转动至右限位—转动轴R副停止—移动轴P副下移至下限位—电磁铁断电放料—移动轴P副上移至上限位—移动轴P副停止—回零位

步骤2、统计操作工序数量及具体操作：

工序1：启动后，转动副和移动副均回拾取工料零位，零位为转动副至左限位和移动副移动至上限位；

工序2：拾取工料，转动副停止在左限位，移动副下移至下限位，电磁铁上电吸料；

工序3：移动副上移至上限位停止，移动副右转至右限位停止；

工序4：移动副下移至下限位，电磁铁断电，放料；

工序5：移动副上移至上限位停止，转动副左转；

工序6：回零位，进行下一次拾取工料。

步骤3、根据步骤2中的工序，传感器数量及其功能和每个工序涉及到传感器逻辑关系如下：

●传感器数量：5个，初始状态均为OFF。其中：

限位传感器4个，包括上限位、下限位、左限位和右限位；

功能：移动副和转动副定位。

电磁铁传感器1个；

功能：用于吸料和放料。

●每个工序启动条件与传感器逻辑关系

工序1启动：启动信号输入，执行转动副和移动副回零位；

工序2启动：电磁铁OFF+上限位ON+左限位ON；

工序3启动：电磁铁ON+左限位ON+下限位ON；

工序4启动：电磁铁ON+左限位ON+上限位ON；

工序5启动：电磁铁ON+右限位ON+下限位ON；

工序6启动：电磁铁OFF+右限位ON+上限位ON；

步骤4、基于步骤2和步骤3，进行PLC地址分配表的绘制，编写对应的PLC控制程序。

步骤4-1、基于步骤3，制定PLC地址分配表，为输入输/出触点定义接线端子功能。

表1PLC地址分配表

步骤4-2、基于步骤4-1的PLC地址分配表和步骤1的控制流程，编写基于移位寄存器多工序通用控制方法的梯形图程序，见附图3。若后续工序变化数量增加，可在梯形图每个工序中加入对应的传感器控制输入信号即可，在步骤4-1中定义好PLC地址并级联一个移位寄存器模块即可，以此类推。若后续该控制工序减少，可直接将冗余的触点空置不用即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于PLC实现多工序通用控制方法，其特征在于，所述基于PLC实现多工序通用控制方法基于统计的IO点数进行PLC选型，对每一个工序所用到的传感器数量进行统计，根据控制任务需要的IO点数编写PLC地址分配表，传感器依次相邻启动的条件关系即某些传感器状态为ON时对应控制触点动作，作为下一个工序的启动。

2.如权利要求1所述的基于PLC实现多工序通用控制方法，其特征在于，采用数理统计方法即依据多工序控制任务中工序先后启动的顺序经过数学计算和整理统计得到传感器的数量，并将所有工序中的传感器类型和作用进行统计和归类，并计算出完成所有工序需要的PLC的IO点数，包含启动和停止两个单独预留IO点数。

3.如权利要求1所述的基于PLC实现多工序通用控制方法，其特征在于，所述基于PLC实现多工序通用控制方法具体步骤如下：

步骤一、判断工序的数量，进而确定PLC内部移位寄存器模块的数量即需要用到多少个移位寄存器个数；

步骤二、依次明确相邻启动的条件关系即某些传感器状态为ON时对应控制触点动作，作为下一个工序的启动；

步骤三、编写基于多个移位寄存器构成的多工序PLC控制梯形图并下载到PLC模块中；启动开始，根据逻辑关系，工序1开始动作；扫描停止端口是否有输入，有则停止程序，没有则顺序执行，扫描工序1中的传感器状态；当传感器1.1、1.2…1.n均为ON时，工序1中包含n个传感器，第一次触发移位寄存器1，其内部地址中的数据对应左移1位，此时该位为1；

步骤四、启动下一个工序即工序2开始执行，同理扫描停止信号是否为ON，无则扫描工序2所涉及的各传感器状态，当传感器2.1、2.2….2.n均为ON时，工序2中包含n个传感器，第二次触发移位寄存器1，其内部地址中的数据对应再左移1位，此时该位为1；

步骤五、启动下一个工序即工序3开始执行，同理扫描停止信号是否为ON，无则扫描工序3所涉及的各传感器状态，启动多个工序的顺序执行，当工序超过7个时，将第8个工序连接至第2个移位寄存器，重复步骤三至步骤五。