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摘要：自动化生产线是把多台可以调整的机床设备联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。随着社会经济的发展和科学技术的进步，传统的生产流水线已经无法满足企业的生产需求。柔性自动化生产线构造简单、组装灵活、安全稳定，可以根据实际需要、车间大小增减设备，已经成为现代企业建造生产线时的重要选择之一。提高生产线的柔性程度，能有效地提高生产效率，帮助企业获得竞争优势，基于此，本文结合自身工程实践设计案例，对柔性自动化生产线设计进行分析。
关键词：柔性自动化；PLC；控制技术
引言
在生产线运作过程中，柔性自动化生产线物料传送系统有自行绕过故障机床的能力，生产能力较稳定，且应变能力强、结构简单、组装灵活，可以根据生产车间的大小自由组合，根据实际需要适当增减设备，合理布置系统，解决企业空间有限、新产品生产线无处摆放、产品更新换代时间过长等问题。本文设计的柔性自动化生产线是一个由搬运单元、加工检测单元、分拣单元、传送带单元和分类仓储单元组成的工业生产线模型。
1柔性自动化生产线和传统生产线区别
柔性自动化是机械技术与电子技术相结合的自动化，主要应用于数控机床、加工中心、工业机器人、柔性制造单元、柔性制造系统等。企业使用合适的柔性自动化生产线，可以提高制造系统的柔性和生产率，获得经济效益。柔性自动化生产线和传统生产线区别在于：
（1）刀具和工件的自动输送和供给。
（2）借助计算机实现机床的合理利用和作业调度。
（3）制造过程的计算机监控。
（4）机床及输送系统的预防性维护和检修。
通过以上措施，可以实现：
（1）提高机床利用率；
（2）在不停机的条件下改变加工任务；
（3）多机床看管；
（4）人机分离；
（5）夜班无人运行。最终体现为降低生产成本、提高生产效率、缩短新产品研发与生产线调整时间等，提高企业竞争力，并转化为企业经济利益。
2基于PLC柔性自动化生产线设计分析
下面笔者结合自身设计项目，设计的柔性自动化生产线系统模拟企业生产线的流程，把待加工工件由搬运单元搬运到待加工工位，由加工检测中心对工件进行加工和检测，区分加工后的工件是否合格，把不合格的工件放置废料区集中存放回收，合格的工件由传送带单元运送至分类仓储单元，区分工件颜色后对工件进行分类仓储。
2.1柔性自动化生产线的功能
柔性自动化生产线模型主要由搬运单元、加工检测单元、分拣单元、传送带单元和分类仓储单元组成，能够实现对工件的搬运、加工、检测和仓储功能。在单机运行的状态下，各单元可独立操作完成相应动作；在联机运行状态下，各单元由主控站协调统一，完成整条生产线的工作。设计的柔性自动化生产线所加工的工件是白色和黑色两种塑料材质的圆柱体，可以根据客户要求切换刀具进行不同的加工工作。本项目是以打孔加工工件为例进行设计，打孔加工完成后进行孔深检测，再确认工件是否有黑色和白色以外的工件存在，若有，则分拣出来。最后对黑色和白色工件进行分类仓储。
2.2柔性自动化生产线的组成
本文设计的柔性自动化生产线主要由5个基本单元和1个主控单元组成。5个基本单元分别是搬运单元、加工检测单元、分拣单元、传送带单元和分类仓储单元，由5台PLC控制，分别定义为1#PLC、2#PLC、3#PLC、4#PLC和5#PLC。主控单元由1台三菱Q系列PLC控制，定义为0#PLC。各站之间使用CC-Link现场总线进行通讯，应用MCGS进行工控组态，监控整条柔性自动化生产线的运行。
2.2.1搬运单元
搬运单元主要由气动机械手、气动手指、回转台、双导杆气缸、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器等部件组成。搬运单元主要的工作流程：传感器感应到工件在指定的位置后，机械手臂前伸，前限位传感器检测前伸到位后，延时0.5秒，前臂下降。前臂的磁性传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手指抓取工件。延时0.5秒后，前臂上升，机械手臂缩回，后限位磁性传感器检测到位，气动机械手摆台向右摆动。摆台右限位磁性传感器检测到位后，机械手臂前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒，前臂单杆气缸下降。前臂磁性传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手指将工件放入待料工位。0.5秒后，前臂上升，机械手臂缩回，后限位磁性传感器检测到位后，气动机械手摆台向左摆动，摆台左限位磁性开关检测到位后，等待下一个工件到位，重复上面的动作，完成搬运任务。
2.2.2加工检测单元
加工检测单元主要由工件搬运装置（转盘）、直线气缸、直流减速电机、薄型双导杆气缸、辅助加工装置、刀具主轴（步进电机）电机、加工电机、单杆气缸、电感传感器、光电传感器、磁性传感器、平面推力轴承、多种类型电磁阀组成。我们把各种传感器和电磁阀安装在气动控制回路中，用于控制气动回路和反馈信号给PLC。加工检测单元主要的动作流程：系统启动后，工件搬运装置（转盘）开始转动，当电感传感器检测转盘转动到位时，转盘停止运转并等待工件到来。输送机构气动手指将工件放入待料工位后，转盘开始转动，将工件搬运至加工工位。当电感传感器检测到下一工位时，转盘停止运转，辅助加工装置动作，夹紧并固定工件后，薄型双导杆气缸下降并带动刀具一、二、三电机依次对工件进行加工。工件钻孔完成后，薄型双导杆气缸上升并带动刀具电机回到原位，双导杆气缸上限位磁性传感器检测到位后，辅助加工装置松开，放松工件，工件加工完成。在辅助加工装置伸出同时，用于检测工位单杆气缸下降，下限位磁性传感器检测到位后，检测钻孔深度，检测完成后，单杆气缸上升，光电传感器检测到位工件是否为废料，将工件合格与否信息传送给下一个PLC控制系统。
2.2.3分拣单元
分拣单元主要工作是根据上一站的加工收集工件的信号，完成废料分拣、搬运任务。分拣单元主要由摆台、无杆气缸、薄型气缸、气动手指、推料气缸、磁性传感器、废料存储器、多种类型电磁阀组成。我们把各种传感器和电磁阀安装在气动控制回路中，用于控制气动回路和反馈信号给PLC。分拣单元主要工作流程：分拣单元接收到加工检测单元信号后，机械手向右动作搬运工件。如果是不合格工件，机械手右移到横臂中间位置，将不合格工件放到废料台，由推料气缸将废料推至废料存储器中；如果合格工件，机械手右移到横臂右限位，把合格工件搬运到传送带单元。完成工件分拣后，机械手左移回到原点位置。
2.2.4传送带单元
传送带单元主要完成的工作是将不合格的工件分拣出来，同时将合格产品传送至下一站。传送带单元主要由直线皮带输送线、分拣料槽、旋转气缸、变频器、三相交流减速电机、光电传感器、光纤传感器、色标传感器、电磁阀等组成。我们把各种传感器和电磁阀安装在气动控制回路中，用于控制气动回路和反馈信号给PLC。
2.2.5分类仓储单元
分类仓储单元主要根据工件颜色完成分类仓储工作。分类仓储单元主要由步进电机、步进电机驱动器、单杆气缸、滚珠丝杠、磁性开关、分类仓、电感传感器、限位开关、仓储机构及电磁阀等组成。我们把各种传感器和电磁阀安装在气动控制回路中，用于控制气动回路和反馈信号给PLC。
3总结
设计的过程是对所学知识的一个综合总结，笔者基于自身工作实践的基础上，通过本次柔性自动化生产线系统的设计，给日后工作有一定的借鉴作用，但本生产线系统的柔性还有待提高。我们可以通过改善产品生产工艺，设计体积小而功能强大的模块，应用新技术，适度引进高新技术，增强创新理念，提高系统单元的灵活性和组合自由度，从而提高系统的柔性，帮助企业获得竞争优势。
参考文献：
[1]杨磊.基于PLC的柔性自动化生产线系统研究与设计[D].曲阜师范大学，2010
[2]何同运，陈楠，郝艳军.基于PLC的工业控制系统的设计探讨[J].电子技术与软件工程，2015，16：169