基于PLC的车门焊接生产线系统的设计

　　PLC在整个生产线中处于核心的控制地位。负责协调机器人和夹具、机器人与激光器、机器人与焊接电源的动作，并对现场按钮与显示灯进行控制。PLC与机器人的通讯是整个系统的关键，同时PLC能对夹具体的软件进行自动识别，极大地方便了对系统夹具体的维护和对生产线功能的扩展。PLC软件的模块化编程对系统稳定性起到了重要的作用，也极大地方便了对系统的调试和检测。

　　3.1 PLC的硬件设计

　　系统中共有4个工位。每个工位上装有一套夹具，每套夹具上的气缸为一组，由一个三位五通电磁换向阀来控制。每个气缸配有两个位置传感器(干簧管磁性开关)，为了方便对夹具体进行识别，每套夹具上气缸的数量不一样，根据位置传感器数量的不同来进行夹具体的区分。气缸个数最多为7个(为4，5，6，7)，故整个生产线的气缸位置传感器的输入点最多为2×(4+5+6+7)一44点，每组气缸由一个三位五通电磁换向阀来控制，4个工位共需要2×4—8个控制输出点。加上机器人的通讯接口和夹具体识别的8个输入按钮以及系统的各类显示灯，总输入输出点不超过200个。考虑系统的可扩展性和稳定性，选用性价比较高的西门子S7—200系列PLC作为本生产线的核心控制器。

　　S7—200采用模块化设计，紧凑的结构、良好的扩展性、低廉的价格，强大的指令以及大的输入输出电压范围，使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性。由于整条生产线的4个工位布局紧凑，PLC与I/o的距离较近，不需要采用远程I/o模块，每个工位上气动阀的动作信号和气缸位置的检测信号都与PLC的I/o口直接相连。同时，电气柜操作台上的按钮和状态指示灯也直接与PLC的输人输出口相连接，故选择S7—200的CPU226和扩展模块EM222、EM223，就完全能满足系统控制的要求。具体I/O对现场按钮与显示灯进行控制。PLC与机器人的通讯是整个系统的关键，同时PLC能对夹具体的软件进行自动识别，极大地方便了对系统夹具体的维护和对生产线功能的扩展。PLC软件的模块化编程对系统稳定性起到了重要的作用，也极大地方便了对系统的调试和检测。

　　3.1 PLC的硬件设计

　　系统中共有4个工位。每个工位上装有一套夹具，每套夹具上的气缸为一组，由一个三位五通电磁换向阀来控制。每个气缸配有两个位置传感器(干簧管磁性开关)，为了方便对夹具体进行识别，每套夹具上气缸的数量不一样，根据位置传感器数量的不同来进行夹具体的区分。气缸个数最多为7个(为4，5，6，7)，故整个生产线的气缸位置传感器的输入点最多为2×(4+5+6+7)一44点，每组气缸由一个三位五通电磁换向阀来控制，4个工位共需要2×4—8个控制输出点。加上机器人的通讯接口和夹具体识别的8个输入按钮以及系统的各类显示灯，总输入输出点不超过200个。考虑系统的可扩展性和稳定性，选用性价比较高的西门子S7—200系列PLC作为本生产线的核心控制器。S7—200采用模块化设计，紧凑的结构、良好的扩展性、低廉的价格，强大的指令以及大的输入输出电压范围，使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性。由于整条生产线的4个工位布局紧凑，PLC与I/o的连接见图3。

　　图4是PLC输入输出点的接线图。为表达清晰，图中只列出一部分输入输出点进行说明。10.0为手动自动切换按钮输入，按下为自动操作，系统将按照自动程序模块运行，此时手动操作的按钮失效;断开为手动操作，可通过手动按钮对系统进行控制。Io.2～10.5为第一工位到第四工位的单独操作按钮，能对系统进行单个工位的操作调试。11.o～12.1为位置传感器，检测气缸的动作位置。12.3为温度传感器，对系统起限流保护作用。12.2为压力传感器，有一定的压力允许范围，当系统压力超出允许范围时，传感器就会自动切断整个生产线电源，避免事故发生，对系统起保护作用。系统的输出QO.1～QD.4通过控制2个三位五通电磁阀来控制气缸的伸缩，进而控制央具体的夹紧和松开。Q1.O～Q1.4为气缸的位置显示灯，当气缸到达设定的传感器位置时，绿灯亮表示系统的操作运行正常。而在操作指令完成后的设定时间内仍未到达设定位置时，则闪烁红灯进行提醒，系统同时启动报警程序。Q1.5～Q1.7为系统运行状态的三色指示灯，显示当前系统的工作状态，方便操作人员进行安全操作。