黄祥有
（广东省轻工业高级技工学校 广东广州 520315）
摘要：介绍将四工位自动灌装生产线用PLC来完成的过程，PLC的选型方法，以及根据生产线的工艺和要求进行PLC编程的基本思路，并说明其中主要环节四工位的程序的编写方法，同时列举出触摸屏的主要控制画面，从而实现了用PLC和触摸屏控制四工位自动灌装生产线控制自运行的功能，达到了代替人手、节省成本、改善品质的目的。
关键词：四工位转盘、西门子PLC、触摸屏
四工位转盘在生产线、机械加工等自动化设备中得到广泛应用。 通过控制转盘旋转，可以实现在加工的同时完成送瓶、灌装、压盖、放产品操作，并能实现流水作业，大大提高了工作效率，降低了工人劳动强度，若在各工位上设计合适的机械手，则可实现无人操作。目前，PLC 已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛的应用。它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、维修方便和使用方便等一系列优点。
图一 手动画面
图二 自动画面
一、 PLC的选型
从市面常见的各知名品牌的PLC厂商中选择。PLC产品大体可按地域分成三大流派，美国产品，欧洲产品和日本产品。近年来国内也涌现出许多优秀的PLC生产厂家，以国外PLC厂商为榜样，开发出很多款兼容性好、功能强大的PLC产品。常见的国产PLC品牌有深圳汇川，台湾永宏，江苏信捷等。
四工位灌装生产线主要由空瓶传送带、推瓶机械手、四工位转盘、灌装装置、瓶盖送料装置、夹瓶机械手、压盖装置、三自由度机械手以及配套的气动、电气控制系统组成，由于自动灌装生产线功能复杂，根据实际工作经验，所以选择功能齐全、结构紧凑、体积小、的整体式西门子 S7—200 PLC。
二、四工位自动灌装生产线的工作流程
空瓶由传送带送入，经推瓶机械手推入四工位转盘 A 工位，然后依次在B工位定量灌装、 C工位夹持固定后由压盖装置封盖，最后在D工位由三自由度机械手取出，按 1-9的编号顺序放入成品料架的指定位置。
三、 四工位自动灌装生产线PLC控制
3.1自动灌装生产线初始化
生产线开启以后需要进行初始化，进入待机状态，此时气缸电磁阀复位，同时重置一些内部数据寄存器。
3.2自动灌装生并线回原点
初始化之后，通过原点模式，原点启动，以接收到的原点信号的传感器位置信号。运动机构的原点位置，推瓶机械手回原点，推瓶气缸活塞杆内缩；四工位转盘回原点，转盘装瓶孔与四工作位置对齐；瓶盖送料装置回原点，推料气缸內缩；灌装装置回原点，灌装头位于上限位；夹瓶机械手回原点，气缸活塞內缩； 压盖装置回原点位置；三自由度机械手回原点，X、Y、Z轴均位于轴原点位。
3.3自动灌装手动控制模式
手动控制模式下，自动运行操作无效，推瓶机械手推出时，转盘不能移动，灌装头处于下限位时，转盘不能移动，推瓶机械手推出时，转盘不能移动，C工位无瓶或灌装头处于上限位，灌装阀不能打开，接料座有工件时，推瓶盖不动作。
3.4 自动灌装生产线自动模式工作流程
选择自动灌装生产线自动模式，组合指示灯的绿灯亮，按自动运行启动按钮，自动运行灯亮，传送带启动运行，传送带上有瓶则将空瓶传送至推瓶工位后自动停止。推瓶机械手，无瓶，推瓶机械手不动作；有瓶，将空瓶推入A工位，真空吸盘同步工作，推瓶到位，吸盘释放后推瓶机械手返回。
四工位转盘PLC的程序主要通过移位指令SHL-B来编写，能记忆每个工位是否有瓶子。有瓶工位都是要工作，并且是同时工作，各有瓶工位加工工艺处理完毕，转盘转动一个工位。
灌装装置B工位无瓶，灌装装置不动作；B工位有瓶，灌装头下降，到下限位后，灌装阀打开，计时灌装，灌装结束，关闭灌装阀，灌装头上升回到原点。瓶盖送料装置，料架无料，组合指示灯的红灯闪烁报警（闪烁频率 1HZ）瓶盖送料装置不动作。料架有料，若接料座空，推出瓶盖，若接料座有瓶盖，瓶盖送料装置不动作。
C工位无瓶，夹瓶机械手不动作，C工位有瓶，夹瓶机械手夹紧瓶子，压盖完成后，夹瓶机械手回原点。压盖装置夹瓶机械手未夹紧或接料座无瓶盖，压盖装置不动作。夹瓶机械手夹紧瓶子且接料座有瓶盖，压盖装置取瓶盖封盖，压盖完成后，压盖装置回原点。
D工位无瓶，三自由度机械手不动作；D工位有瓶，取瓶，准确放入指定位置后，等待取瓶；自动灌装生产线灌装完成后，将回到待机位，回到待机位也是采用PLC来完成。这样设备又恢复待机状态，准备进入下一次灌装过程。自动停机成品料架未满，生产线按上述要求循环工作，一个一个循环， 成品料架满，生产线自动停机。
3.5紧急停机
当有事故发生时，按下紧急停机按钮，工件不跌落，传送带立即停止，推瓶机械手立即停止，转盘立即停止，灌装装置立即停止，瓶盖送料装置立即停止，夹瓶机械手立即停止，压盖装置立即停止，三自由度机械手立即停止，自动运行灯灭，红灯闪烁。
四、触摸屏画面设计
触摸屏作为PLC的输入输出设备，也是自动灌装控制系统里重要部分。这里选择威纶通的TP6070iP触摸屏作为设备的人机界面。触摸屏要实现代替部分按钮、数据存储、配方编辑、信息显示、系统参数设置、生产报警记录等功能，因此相应地创建各个功能画面。开机画面为欢迎画面，自动控制画面，手动控制画面，参数设置画面，报警履历画面。
手动画面如图一所示，手动画面是方便调试设备单一功能的使用。自动画面如图二所示，自动画面中有手动、自动控制模式状态指示灯与功能，自动运行启动、停止按钮，回原点按钮，回原点指示灯，成品料架各存放点状态指示，各画面切换开关等。
五、结束语
PLC程序编写完毕后，下载到PLC，进行试运行，再经过调试、修改，最后定型，成功地达到了控制自动灌装生产线自动运行的目的。实际生产表明，自动灌装生产线安全生产，并减轻了劳动强度，取得了良好的经济效益。利用西门子PLC的强大功能，实现用自动化设备来代替手工作业的目的，无论对企业、还是工程技术人员都有着十分的积极意义，尤其是在目前中国正处於由劳动密集型向技术智能型发展的转型阶段，推动自动化、工业机器人产业的发展。
参考文献：
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[4] EasyBuilder8000使用手册[J]，威纶通科技有限公司.2012年.
论文作者:黄祥有
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：机械手论文; 工位论文; 原点论文; 压盖论文; 生产线论文; 转盘论文; 装置论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;