1 引言

    模塊化生產系統(modular production system,MPS)是實際工業自動化生產流水線的微縮模型，可以實現生產線的上料、搬運、加工、安裝、分類人庫等環節的動作。它具有模塊化、綜合性、易擴充等特點，為學習自動控制及相關專業的學生提供一個可操作的，類似真實工業環境的操作平臺。

    以淮陽市工業自動化重點實驗室現有的模塊化生產系統實驗裝置為基礎，論述MPS的上料檢測單元的PLC控制系統的設計。

2 上料檢測單元的系統結構

    上料檢測單元是MPS系統中的起始單元，在整個系統中，起著向系統的其它單元提供原料的作用。它的功能是:按照需要將放置在料盤中的待加工工件(原料)自動地取出，并檢測出工件的顏色，最后將其提升到輸出工件，等待下一個工作單元來抓取。

    上料檢測單元主要由I/O接線端口、料盤模塊、提升模塊、工件檢測組件、氣源處理組件等部件組成。

    (1)I/O接線端口它是該工作單元與PLC之間進行通訊的線路聯接端口。該工作單元中的所有電信號(直流電源、輸入、輸出)都接到該端口上，再通過信號電纜線連接到PLC上。

    (2)料盤模塊該模塊用于儲存工件原料，并在需要時將料盤中的工件輸送出來。該模塊主要由料盤、分隔條和滑道組成。料盤模塊的工作過程是:工件散落在料盤中，當需要輸出工件時，料盤旋轉，工件通過分隔條一一排列輸出，進人滑道，在后續工件的推動下，前面的工件依次從滑道滑人工件平臺中。

    (3)提升模塊該模塊用于將料盤輸出的工件提升到輸出工位，它主要由工件平臺、滑動導向裝置和雙作用氣缸組成。工件平臺在雙作用氣缸的驅動下，實現上下運動。滑動導向裝置保證了工件平臺不偏轉。

    (4)工件檢測組件該部分由兩個光電傳感器組成:一個反射式光電接近開關和一個漫反射式光電接近開關。反射式光電接近開關安裝在底部，用于檢測工件平臺上是否有工件。漫反射式光電接近開關安裝在上部(輸出工位)，用于檢測工件的顏色。漫反射式光電接近開關之所以能檢測出工件的顏色，是因為物體對不同頻率顏色的光吸收作用不同，白色物體會將所有頻率的光(白光)全部反射回來，漫反射式光電接近開關感測到這些光，就會有信號輸出;而黑色物體會把所有頻率的光全部吸收，所以漫反射式光電接近開關對黑色物體檢測不到，也就沒有信號輸出，這樣通過漫反射式光電接近開關就能分辨出工件的黑與白。

3 控制任務流程

    上電運行后，復位燈閃爍，按下復位按鈕X000，進行復位操作，提升汽缸電機正轉繼電器Y001通電，電機正轉使工件平臺下降，當磁感應式接近開關X005有信號時，說明工件平臺到達指定位置，工件平臺停止下降。按下開始按鈕X001，控制料盤旋轉的繼電器Y000得到信號，料盤開始旋轉，旋轉到一定位置時，并且等待的定時器時間到達后，料盤停止旋轉。提升氣缸X002有信號，Y004有動作，平臺開始上升，當磁感應式接近開關X006有信號時，說明工件平臺到達指定位置，工件平臺停止上升。提升氣缸到達指定位置，對工件進行顏色檢測，燈Y002和Y003作為輸出，如果是白色工件，Y002燈亮;如果是黑色工件，Y003燈亮。當工件被機械手取走后，提升汽缸使工件平臺下降，開始重復之前的動作。

4 氣動控制回路設計

    氣動控制系統是本工作單元的執行機構，該執行機構的邏輯控制功能是由PLC實現的。1B1,1B2為安裝在推料氣缸的兩個極限工作位置的磁性傳感器。1Y1為控制推料氣缸的電磁閥。

    MPS中每個部件上的輸人、輸出信號與PLC之間的通信電路聯接是通過I/O接線端口實現的。

    各接口地址已經固定，如表1所示。各單元中的需要與PLC進行通信聯接的線路(包括各個傳感器的線路、各個電磁閥的控制線路及電源線路)都已事先連接到了各自的I/O接線端口上，在與PLG連接時，只需使用一根專用電纜即可實現快速連接。

5 程序控制

    1)控制任務

    當設備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執行復位動作，提升氣缸驅動的工件平臺下降到位。然后進人工作運行模式，料盤旋轉輸出工件，當檢測到工件平臺中有工件后，料盤停止旋轉，提升氣缸動作，將工件平臺提升至輸出工位，對工件的顏色進行檢測并保存下來，如果是白色工件，白色檢驗指標燈燈亮;如果是黑色工件，黑色檢驗指標燈燈亮。按下“特殊”按鈕，表示工件被取走，工件平臺下降，料盤繼續旋轉輸出工件，重復以上流程。

6 結語

    以MPS為基礎，完成了對供料檢測站流程分析和系統結構分析，利用PLC程序開發，對學習和掌握加工自動化控制系統的設計方法有較大的實際應用價值。軟件設計人機界面友好，操作簡單方便，有利于實訓教學。