一种生产流水线电气控制系统设计
摘要：介绍一种应用于生产流水线的顺序控制和温度控制的电气控制系统。
首先分析分级调速的基本原理和工作过程，在此基础上重点设计了基于PLC的调速控制系统给出了详细的电气控制系统设计方案，并完成了PLC的选型设计与硬件接线设计，分析了控制系统实现分级调速的基本工作原理和过程，对于进一步提高PLC自动化控制技术在工厂自动化控制中的应用具有一定借鉴意义。
述了基于PLC的工厂生产流水线控制系统的开发过程
关键词：可编程控制器；生产流水线；顺序控制；温度控制
A production of electric control system of pipeline design
Abstract:This paper introduces a kind of production lines used in sequential control and temperature control of the electrical control system. Firstly analyze the basic principle and the working process of speed, on the basis of this focus on the design of PLC speed control system of electrical control system design scheme is given based on detailed and completed the design and selection of hardware wiring design of PLC,analyzes the principle and process control system to realize the classification speed, and to further enhance the application of PLC automatic control technology in factory automation control has a certain reference. The development process based on the factory production line PLC control system Key words:Programmable controller; production line; sequence control; temperature control
0 引言
目前在工业控制中占有重要比例的生产流水线控制，一些生产厂家的产品流水线仍然在使用电磁接触器对电机进行控制，导致了大量电能的耗费，使企业成本难以降低，也给厂家带来许多维护工作。
随着信息技术和自动化技术的发展应用，越来越多的厂家采用基于PLC的组态软件控制对继电器进行替代，例如电视机、计算机的自动装配流水线，制鞋、印染等轻工和化工行业的生产流水线已部分使用可编程控制器(PLC)控制。
PLC的特点是具有强大的控制能力、高精度、高可靠性，具有复杂的逻辑能力和运算能力，因此可充分满足对流水线的控制需求。
自动生产线不仅要求各个机构能够自动地完成预定的各道工序，加工出合格的产品，而且要求在工件上下料、定位夹紧、工件在工序间的输送、机械加工等都能自动地进行。
为此，需要通过液压系统、电气控制系统和可编程控制器将各个部分动作联系起来，使其按照规定的程序自动地进行工作[1]。
1 系统需求分析
工业流水线是近年来工业生产中使用越来越广泛的产品加工生产线，它是由众多不同流水线生产设备共同组成的。
工业流水线在生产中，具有很多不可比拟的优势，例如可以根据生产作业环境作出灵活的布局，可以根据生产工艺的复杂程度对设备进行调整等。
工业流水线的正常使用，也离不开工作人员的日常维护。
工业流水线包含的流水线设备有：皮带输送线、链板输送线、滚筒输送线、倍速链输送线等，这些设备的使用特点有：
1、板链式装配流水线
特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。
2、滚筒式输送线
特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。
3、皮带式流水线
特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。
4、倍速链输送线
特点：倍速链输送流水线采用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。
还可以在线可设旋转、专机、检测设备、机械手等。
1.2系统的技术要求
在提高生产效率、降低运行成本的理念下，系统的具体技术要求为:
(1)能够根据实际温度自动调节上、下料的速度，能够对电机进行精确控制，实时调整电机速度。
对于工业流水线的日常维护，可以依据不同流水线设备的维护方法进行
维护检修。
(2)可以通过监控界面实时监视生产流
程，对事故隐患进行预警，出现事故立
即报警。
(3)系统历史数据能够自动录入数据库中
以供用户查询和分析。
结合已有的继电器网络，采取基于PLC的系统体系，将一部分传统继电器
的逻辑线路用PLC内部继电器逻辑替
代，充分发挥PLC通用性强、具备编程
能力、可靠性高的优势，能够满足以上
的用户需求，也能为生产厂家节省开发成本，降低维护费用[2]。
2PLC的选型与设计
2.1系统设计原则
设计基于PLC的玻璃生产线自动化控制系统时，应遵循的原则如下:
(1)应该实现生产线控制的自动化和智能
化，在系统设计前期结合现场调查的实际情况，根据生产线机械部分的特点和工作人员的实际需求，一同做出设计方案。
(2)在满足生产线控制需求的前提下，应该尽可能使系统简单经济、维护方便。
(3)应该保证系统的可靠性和安全性。
(4)由于生产线的生产能力有继续提升的潜力，应该在PLC容量设计中留下充裕的余量，便于配合扩容[3]。
2.2系统设计要求
用可编程控制器PLC和变频器控制交流电动机工作，由交流电动机模拟带动流水线工作台运行，交流电动机运行转速变化的情况如图1所示。
图 1 交流电动机运行转速变化的情况表（1）根据交流电动机运行转速变化的情况，编制半自动循环运行程序。
要求按一次启动按钮，交流电动机以n1速度启
动，直至n5 速度结束。
任何时刻$按停止按钮电动机立即减速停止。
（2）可单独选用任一档速度恒速运行，利用“单速运行、调整/自动运行”选择开关按启动按钮启动，按停止按钮停，
旋转方向都为正转。
（3）检修或调整时可采用点进和点退，电动机选用n1速度运行.
（4）交流电动机正转为风叶顺时针旋转方向[4]。
2.3系统的硬件设计
本系统硬件设计结构框图如图3所示，
主要由编程器模块PLC，变频器模块和
三相交流电动机组成。
图2 硬件设计框图
3 流水线整体设计
流水线整体设计如图3所示，在系统投入运行时，可以根据开关的具体状态来选择手动程序、自动程序与维修程序。
温控程序独立于整个系统，对各个加热间的温度进行实时控制。
图3 流水线整体设计
3.1 顺序控制
在生产流水线工作过程中，占有重要位置的是顺序控制.它根据生产过程所需的工
步，按预定的顺序，用前一工步动作的终止信号或预定开关的输入，使下一工步动作开
始，从而依次完成各工步的控制工作。
图3 顺序控制程序流程设计
3.2温度控制
温度控制程序流程如图4所示，该系统对于每一个加热间的温度进行单独设置，根据相关热电偶的反馈值，温度控制程序进行自动判断，如果温度已经超过最高值，就停止加热；如果温度已经低于最低值，就开始继续加热，否则就维持原有状态。
图4温度控制程序流程设计
4结束语
PLC的特点是具有强大的控制能力、高精度、高可靠性，具有复杂的逻辑能力和运算能力，因此可充分满足对流水线的控制。
使系统高效工作，提高了效率与产品质量。
系统采用很少的控制器件，设备故障率大大降低，系统能够有效记录数据，故障检修的时间也大大缩短了。
此外，流水线的功能得到扩充，当产品工艺近似时，通过组态王软件和PLC可以构成控制系统，确定工作点的最佳参数，很快投产。
参考论文
[1] 隋振有，隋风香. 可编程控制器应用解析[M]. 北京: 中国电力出版社, 2006. [2] 王永华. 现代电气控制及PLC应用技术[M]. 北京；航空航天大学出版社，2003.
[3] 屠袁飞、杨小健. PLC在炼钢精炼加料系统中的应用. 电气应用, 2008; (12):16-17 [4] 谢宋等编著. 单片机模糊控制系统设计与应用实例[M]. 北京; 电子工业出版社, 1999。