钱巍

摘要：自动化生产线是一种能对产品生产过程实现自动化控制的机器体系，包括自动加工、检测、装卸、运输等设备，广泛应用于工业生产中。自动供料系统作为自动化生产线的起始环节，其能否正常运行对工业生产的影响很大。传统的继电器控制系统设计复杂，对设计经验要求较高。在自动供料系统中使用PLC控制，系统有了极高的灵活性、准确性且运行可靠性显著提高。本文基于PLC设计了一套自动供料单元系统，可以实现自动的供料，并且能够在上料运转的过程当中自动进行监督和控制。实验结果表明，自动供料运行效果良好。设计可应用于实际生产，提高系统可靠性和工作效率。

关键词：PLC;自动供料;程序设计

0  引言

自动化生产线作为工业生产中进行自动控制的重要设备体系，综合了传感技术、驱动技术、机械技术、接口技术、计算机技术等技术[1]。自动供料系统作为自动化生产线的起始环节，在高炉上料、电子产品生产等领域得到广泛应用[2-4]。传统的自动供料系统采用继电器控制系统，设计过程繁杂容易出错，并且运行过程中人工上料效率偏低且时常发生元器件失效等情况。由于PLC在自动控制工程中具有响应速度快、功能丰富、运行可靠、简单易操作等优势[5]，本文采用西门子S7-200 CPU 222CN 型PLC，设计了一种自动供料控制系统。实验表明，该系统可以满足整个过程的自动化控制要求，减少人员操作，降低运营成本，提高生产效率。

1  自动供料系统控制要求

自动生产线自动供料系统如图1所示，其工作过程如下：

①需要加工的工件垂直叠放在料仓中，料仓的底层安装有推料缸。在自动连续控制模式下，在料仓中有工件，各个执行机构都在初始位置情况下，当料仓底层有物料、落料支撑板处有无物料时，供料单元执行机构中，顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件，推出气缸将把存放在料仓中的工件推出到挡料板。在推料气缸返回后，顶料气缸返回，料仓中的工件下移。只要料仓中有工件，落料支撑板处工件被取走，此工作就继续。

②在运行过程中，当料仓底层无物料或者落料支撑板处有物料时，停止运行;供料单元应该在完成当前的工作循环后停止运行，并且各个执行机构应该回到初始状态。

2  PLC的I/O地址分配及外部接线图

通过分析控制过程，3个光电传感器信号（料仓供料不足检测、料仓底层有无物料有无工件检测、落料支撑板处物料检测）和4个磁性开关信号（顶料到位、顶料复位、推料到位、推料复位）作为输入点，输出动作有顶料、推料。采用西门子S7-200 CPU 222CN 型PLC，完成对输入、输出点的控制。根据输入输出，编制I/O地址分配表，如表1所示。根据I/O地址分配表，PLC外部接线图如图2所示。

3  顺序功能图和梯形图程序设计

根据自动供料系统的控制流程，控制过程具有明显的先后顺序，包括初始步，我们可以将整个过程划分为5步，分别用S0.0～S0.4代表各步;各步之间的转换条件依次为I0.5·I0.6、I0.2、I0.3、I0.1、I0.0。对应的动作有Q0.0、Q0.1。利用开机接通一个扫描周期的SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步。根据以上分析，绘制顺序功能图如图3所示。根据顺序功能图，利用SCR指令的方法[6]编写该控制的梯形图程序，如图4所示。在SCR段中用SM0.0的常开触点驱动该步中为ON的输出点的线圈，利用转换条件对应的触点（或者电路）来驱动转换到后续步的SCRT指令。

4  程序调试

该控制过程的软件设计以及硬件连接完成后，全面检查程序是否有误，各执行机构动作是否发生冲突。检查无误后下载运行程序。经过实验表明，程序编写无误，运行效果良好，可以满足控制要求。

基于PLC进行自动供料系统的程序设计，程序设计方法简单易被接受，易于掌握，不仅避免了传统的继电器控制电路设计中对设计人员经验要求高的问题，系统运行的稳定性和控制过程的可靠性也得到显著提高。该设计可应用于实际生产，提高工作效率。

参考文獻：

[1]覃娟.基于PLC和MCGS的自动供料单元控制系统设计[J].装备制造技术，2016（2）：119-122.

[2]于成龙.基于PLC控制的高炉自动化上料系统的应用与分析[J].自动化应用，2020，3：27-29.

[3]祁伟.PLC技术视角下锰铁高炉自动上料控制系统研究[J].工业加热，2019，48（9）：33-36.

[4]王晓燕.基于PLC的液晶玻璃基板自动上料控制系统[J].兵器装备工程学报，2019，2：33-36.

[5]戴冠秀，刘太湖，巩敦卫，等.PLC在运料小车自动控制系统中的应用[J].工矿自动化，2005（6）：57-59.

[6]廖常初.S7-200 PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2020.