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摘 要： 随着现代化工业技术和规模的发展，自动生产系统普遍应用于各大工厂。本文重点讨论了基于PCL控制的自动生产线控制系统设计，包括对微电子技术、計算机技术、自动控制技术和通讯技术的应用原理也做出了一定程度的分析。
关键词： 自动生产线；控制；系统；设计
在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。
一、工业自动化生产线体系结构
首先，整体系统具备高度集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。其次是模块化，硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。另外，采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
二、系统设计原理、步骤和方法
系统设计总体包括八套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成。这八站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、搬运分拣站、传送站、安装站、安装搬运站和分类站。上料检测站由料斗、回转台、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色的光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。搬运站由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。加工站由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成用回转工作台将工件在四个工位间转换，钻孔单元打孔，检测打孔深度。传送站由交流电动机、变频器、传送带、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、，主要完成当分拣站将合格物料送至传送站传送带上，此时光电传感器B1检测到信号，PLC驱动变频器，使电机转动，运送物料；当物料到达指定位置时，此时光电传感器B2检测到信号，PLC驱动变频器，使电机停止转动。安装站由吸盘机械手、上下摇臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。安装搬运站由平移工作台、回转工作台、塔吊臂、机械手、气爪、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装工位，将装好工件拿起放下一站。分类站由滚珠丝杠、滑杠推出部件、分类料仓、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、步进电机及驱动器、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入不同的仓位。
总体系统运转流程是：上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出。搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站。加工站将大工件加工后送出工位。搬运分拣站是将加工好的工件搬运同时分拣次品和正品。传送站是将工件传送到下一站。安装搬运站将大工件搬至安装工位放下。安装站再将对应的小工件装入大工件中。而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
三、结语
总结来讲，其实该系统设计可拆分开来学习，以保证初学者容易入门和足够的学习工位，而将各站联在一起集成为系统后，能为学员提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台，该系统可用不同厂商所提供的控制器进行控制。
参考文献：
[1]张传林. 纵横剪自动生产线控制系统的设计[D].青岛大学，2010.
[2]王丽. 基于自动生产线控制系统的研究与应用[D].合肥工业大学，2010.
[3]翟丽娟. 基于WinAC的自动生产线控制系统设计与研究[D].南京理工大学，2014.
[4]张毅. 基于自动生产线的仿真教学系统设计与研究[D].南京理工大学，2014.
关键词： 自动生产线；控制；系统；设计
在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。
一、工业自动化生产线体系结构
首先，整体系统具备高度集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。其次是模块化，硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。另外，采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
二、系统设计原理、步骤和方法
系统设计总体包括八套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成。这八站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、搬运分拣站、传送站、安装站、安装搬运站和分类站。上料检测站由料斗、回转台、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色的光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。搬运站由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。加工站由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成用回转工作台将工件在四个工位间转换，钻孔单元打孔，检测打孔深度。传送站由交流电动机、变频器、传送带、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、，主要完成当分拣站将合格物料送至传送站传送带上，此时光电传感器B1检测到信号，PLC驱动变频器，使电机转动，运送物料；当物料到达指定位置时，此时光电传感器B2检测到信号，PLC驱动变频器，使电机停止转动。安装站由吸盘机械手、上下摇臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。安装搬运站由平移工作台、回转工作台、塔吊臂、机械手、气爪、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装工位，将装好工件拿起放下一站。分类站由滚珠丝杠、滑杠推出部件、分类料仓、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、步进电机及驱动器、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入不同的仓位。
总体系统运转流程是：上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出。搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站。加工站将大工件加工后送出工位。搬运分拣站是将加工好的工件搬运同时分拣次品和正品。传送站是将工件传送到下一站。安装搬运站将大工件搬至安装工位放下。安装站再将对应的小工件装入大工件中。而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
三、结语
总结来讲，其实该系统设计可拆分开来学习，以保证初学者容易入门和足够的学习工位，而将各站联在一起集成为系统后，能为学员提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台，该系统可用不同厂商所提供的控制器进行控制。
参考文献：
[1]张传林. 纵横剪自动生产线控制系统的设计[D].青岛大学，2010.
[2]王丽. 基于自动生产线控制系统的研究与应用[D].合肥工业大学，2010.
[3]翟丽娟. 基于WinAC的自动生产线控制系统设计与研究[D].南京理工大学，2014.
[4]张毅. 基于自动生产线的仿真教学系统设计与研究[D].南京理工大学，2014.