摘要 运用PLC控制技术对现有清洗机装置进行了技术改造，通过增加机械手装置，来完成生产线中前后两道工序间工件的可靠传送。详细介绍了整个改造的设计和制作过程以及编程的体会和经验
一、改造前的设备情况
上海大众汽车公司汽车一厂的汽车零件中凸轴的清洗工序所用的清洗机和冷却塔原设计用两条同步运行的链条输送工作，如图1所示图1中右面部分为清洗机及2#输送链，左面为冷却塔及1#输送链。这两条输送链的节距相等，1#输送链上每两个节距之间装有一挂钩，挂钩长度等于一个节距。链轮B和链轮A用同半径的两个小链轮通过铁链紧密相连，使这两条输送链保持同步运行。4为主动轮由电机拖动，B为从动轮。
该设备采用继电器控制系统。其工作流程为：工件经清洗机加温冲洗后，由2#输送链传送至D处，靠重力落到C处的挂钩上，然后再由1#输送链送到冷却塔进行冷却设备经过长期运行，由于两条输送链不均等的变形和机械磨损而引起两链条不能保持同步运行，以及每根工件在下落处（D处）所受的阻尼也不尽相同，落下的时间长短不一，从而导致工件经常不是落到挂钩上，而是掉在地上，造成相当多的工废。
二、改造方案
如图2所示，对原设备作如下技术改造。
1．加装一套由PLC控制的机械手以及相应控制部件所构成的传送装置，来实现这两段输送链之间工件的可靠接送。
2．取消A、B轮间的铁链，转向轮改成链轮E，并增加一个带齿轮箱的电机Ml来直接驱动链轮E，将原来由一个电机带动两条输送链改成分别由两个电机拖动的两条独立的输送链这样，一方面将1#输送链作为独立的控制对象，解决挂钩在待料处的定位问题；另一方面增加了编程的可靠性和灵活性
三、硬件的设计
考虑到输入、输出点数不多，选用经济实用的SIEMENS公司S5一90U可编程控制器作为控制核心，它有10个输入点、6个输出点，本身带有电源，结构紧凑。输入、输出配置如图3所示。
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四、软件设计
1．运行方式
根据生产工艺及各种实际操作的要求，设计三种运行方式：
(1)自动运行方式。选择开关SB1拨至自动方式下，按启动按钮SB2后，系统就进入自动工作循环。
(2)手动调整运行方式。SB1拨至调整方式下，拨动选择开关SB3可以使机械手至送料位置或出料位置；按下按钮SB4，点动电机M1，可使1#输送链连续运转。在此运行方式下，为避免机械手和1#输送链上的挂钩相撞，系统自动封锁清洗机，使2#输送链上不再有工件送出。
(3)出空运行方式。在自动运行方式下，按一下按钮SB4，设备就会处于出空循环方式，逐渐将冷却塔内的工件全部排空，排出的周期由STEPS的软元件—计时器TS来决定。若要重新进入自动运行方式，只要再按一下启动按钮SB2即可。
2．编程语言
机械手的控制程序采用STEPS语言，选用顺序控制方式编写，既按照执行的动作一步一步进行，类似于GRAPHS程序的写法。在程序的主干中，每一步动作的控制逻辑都赋予一个中间标志M，由它再来控制相应的执行机构，然后再判断相应的反馈信号是否满足程序逻辑要求，若满足则执行下一步，若不满足则等待，当等待的时间超过监控时间后，程序就跳出去执行故障处理程序。整个程序由三个模块组成：
2008 OBI循环控制，组织调用其它模块
PBI调整运行方式
PB2自动运行方式
PB3故障处理
设计顺序控制系统，首先需要对被控制对象，包括整个生产过程的运行方式、信号的获得、整个过程的动作顺序与相关设备的关系，以及某些特殊要求作全面的了解。在此基础上，画出动作顺序流程图，写出控制逻辑表达式，并选用适当的控制装置实现对系统的控制。
3．程序流程
具体程序流程如图4所示。由于篇幅有限，具体的程序清单从略。
在整个设计和制作过程中，需要注意的问题是：在每次自动循环开始前，要可靠地保证1#输送链上C点处的挂钩一定要处于能接到工件的位置，这也是整个改造成功与否的关键所在。
如图2所示，链轮E上均匀分布了三个均布的凸块，链轮E逆时针旋转一周，1#输送链就传动三个挂钩。S4为感应式接近开关，检测凸块是否到达，在PLC：程序编写中规定，只有当S4的信号出现由“1”到“0”的变化时（此时E轮和S4的相对位置如图2所示），机械手才能将工件送向处于c点处的挂钩。当然，在调试时一定要调好C处挂钩和机械手送料时的相对位置，使工件能顺利送入该挂钩。所以在每次自动循环开始前，无论设备处在什么状态下，都要先执行“初始化”过程：①电机M1拖动1#输送链轮传动，只有当54(133.0)的信号发生由“1”到“0”的变化时，系统才能进入待命准备状态（M65.4= 1)，机械手才能进行传接工作。②机械手无条件回到接料位置（Q32. 2 = 0）进行等待。这样就保证工件能被可靠无误的传接。
另外，考虑到在运行过程中有许多意外情况可能出现，诸如控制电机的接触器损坏、接近开关失灵、气缸的气路波动等等因素，在程序的设计中还运用了STEPS的软件—内部计时器对机械手动作所需的时间和1#输送链传送一个挂钩所需的时间进行了监控。由于清洗机的节拍为18s，故对机械手动作的监控计时器T10的时间常数设为10s（机械手在10s内还没有完成送料一等待一接料的过程，系统马上就出错报警），后者监控计时器T11的时间常数为4s（传送一个挂钩的时间不得小于4s)，这样，T10 + T11= 14s，小于清洗机的节拍时间18s，也就是说，1#输送链的节拍比2#输送链的快，在正常情况下机械手有足够的时间来完成接料、送料的动作，否则就作为有故障处理，保证机械手可靠接送料。
五、结论
设备改造后运行稳定可靠，再也没有过工件传接出错的问题同时，通过本次技术改造，笔者体会到可编程控制器的程序设计是硬软件知识的综合，需要科学技术和现抄验等诸方面的结合。程序设计主要依据控制系统的软件设计规格书和实际生产工艺要求。在整个设备改造的设计、制作过程中，程序编写是最关键的一步，程序设计的方法和技巧也集中体现在这一步。程序编写时，一定要全面了解被控对象以及其动作顺序关系，对所涉及的问题的各方面考虑得是否彻底和充分，将直接影响程序的实际工作效果，甚至能造成程序锁死或控制事故，所以在程序设计中一定要考虑各种运行状态及可能出现的情况，发挥控制系统的功能。
