可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）,簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的，面向控制過(guò)程、面向用戶(hù)，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)自動(dòng)裝置。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高新技術(shù)推廣應(yīng)用的普及，自動(dòng)化技術(shù)已逐步深入到生產(chǎn)、生活的各個(gè)角落，生產(chǎn)從機(jī)械化轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化，在機(jī)械加工、汽車(chē)制造、電腦裝配、食品生產(chǎn)、藥品包裝等等方面都在向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，它們都有共同的規(guī)律（按一定規(guī)則節(jié)拍地動(dòng)作），從而產(chǎn)生了自動(dòng)化流水線（生產(chǎn)線、裝配線）。教育要服務(wù)于社會(huì)，就必須跟上科技發(fā)展的步伐，不斷滿足高新技術(shù)推廣應(yīng)用的需求。為此我們研制了一臺(tái)自動(dòng)化制造流水線實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)
1.1 結(jié)構(gòu)和組成
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由上料工位、加工工位、熱處理工位、裝配工位、檢測(cè)工位、剔除工位、機(jī)械手工位、立體倉(cāng)庫(kù)工位等八工位組成。它的外形結(jié)構(gòu)如圖1如示。

圖1自動(dòng)化制造流水線機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖
1. PLC 2. 接線區(qū) 3. 按鈕區(qū) 4. LED顯示毛壞數(shù)數(shù)碼管 5. 上料工位 6. 大工件 7. 紅黃綠開(kāi)始警示燈 8. 加工工位 9. 溫控儀熱處理工位 10. 輸送帶 1. 小工件 12. 裝配工位 13. 檢測(cè)工位 14. 剔除工位 15. LED顯示成品數(shù)數(shù)碼管 16. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械手工位17. 變頻器18. 立體倉(cāng)庫(kù)工位 19. 紅黃綠結(jié)束警示燈 20. 工作臺(tái)

1.2 主要功能
自動(dòng)化制造流水線系統(tǒng)主要功能如下（以自動(dòng)為例）：開(kāi)始按鈕按下后綠燈亮，電機(jī)以一定頻率帶動(dòng)輸送帶正轉(zhuǎn)，等待幾秒后，出料氣缸推出大工件； 當(dāng)加工工位傳感器感應(yīng)到有工件時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)并一起向下移動(dòng)加工，同時(shí)毛壞數(shù)碼管計(jì)數(shù)，這時(shí)出料氣缸又推出大工件; 加工完成后由輸送帶把加工好的大工件送到下一個(gè)工位熱處理工位，這時(shí)由溫控儀設(shè)定溫度，溫度傳感器感應(yīng)溫度，從而對(duì)大工件進(jìn)行加溫，實(shí)現(xiàn)熱處理。熱處理完成后同樣由輸送帶送到下一個(gè)工位裝配工位，當(dāng)裝配工位接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到有工件時(shí)，黃燈亮，機(jī)械手從原點(diǎn)位置（垂直氣缸應(yīng)伸出，水平氣缸應(yīng)縮回，夾爪氣缸應(yīng)伸出處于松開(kāi)狀態(tài)）出發(fā)，垂直氣缸向下運(yùn)行，運(yùn)行到底后，夾爪氣缸夾緊小工件并一直保持到松開(kāi)，然后垂直氣缸向上運(yùn)行，運(yùn)行到頂后, 水平氣缸向前推出，推到行程后，垂直氣缸向下運(yùn)行，到底后松開(kāi)小工件，然后垂直氣缸向上到頂，水平氣缸向后縮回，這樣就回到了原點(diǎn)。當(dāng)小工件已裝到大工件中后，左面定位插銷(xiāo)氣缸向后縮回，工件隨傳送帶向后移動(dòng)。當(dāng)中間接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到有工件時(shí)，檢測(cè)裝置上垂直氣缸向下移動(dòng)，到底時(shí)停留幾秒，檢測(cè)有無(wú)小工件，然后垂直氣缸向上恢復(fù)原位，右面定位插銷(xiāo)氣缸向后縮回，工件隨傳送帶向后移動(dòng)，如果有小工件裝在大工件中，就一直運(yùn)送到成品入口處，由旋轉(zhuǎn)機(jī)械手夾起送到立體倉(cāng)庫(kù)基點(diǎn)，中途會(huì)被右邊接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到，那時(shí)成品計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1。另一方面，大工件中如果沒(méi)有小工件，紅燈亮，剔料氣缸就會(huì)伸出，大工件就能退出傳送帶，進(jìn)入廢品入口處。在立體倉(cāng)庫(kù)基點(diǎn)處，由檢測(cè)傳感器確定裝配性質(zhì)，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)送到相應(yīng)的立體倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)號(hào)中。
電子發(fā)卷系統(tǒng)：為進(jìn)一步適應(yīng)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)，配合本系統(tǒng)我們開(kāi)發(fā)了電子發(fā)卷系統(tǒng)。本系統(tǒng)由PC機(jī)設(shè)計(jì)試卷代碼，通過(guò)軟件將該代碼送給單片機(jī)系統(tǒng)，控制流水線控制電路的通斷，產(chǎn)生故障。由學(xué)生排除該故障。并通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控故障排除情況，為學(xué)生打分。
1.3 電路連接
整個(gè)電路的總電源是市電220V，50Hz，由它來(lái)供應(yīng)PLC，變頻器，穩(wěn)壓電源工作，由PLC控制變頻器向電動(dòng)機(jī)送電，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；穩(wěn)壓電源向電磁閥供電，從而控制氣缸的運(yùn)動(dòng)。

圖2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)電路連接圖
1.4 功能圖舉例
整個(gè)系統(tǒng)功能圖分八個(gè)部分：上料并啟動(dòng)電機(jī)功能圖、鉆削加工功能圖、熱處理設(shè)置功能圖、機(jī)械手裝配功能圖、檢測(cè)剔除廢品功能圖、機(jī)械手搬運(yùn)功能圖、立體倉(cāng)庫(kù)上伺服電機(jī)運(yùn)行功能圖。以檢測(cè)剔除廢品功能圖為例，如圖3如示。
1.5 本機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)所能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)
(1)認(rèn)識(shí)性實(shí)驗(yàn)：各個(gè)公司的PLC 及其軟件、變頻器、直流電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、減速器、帶傳動(dòng)、滾珠絲杠、傳感器、機(jī)械手、穩(wěn)壓電源、按鈕、各種傳感器、溫控儀、單片機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、空氣壓縮機(jī)、氣壓缸、電磁閥、警示燈、LED數(shù)碼管、電鈴、蜂鳴器、立體倉(cāng)庫(kù)等。
(2)應(yīng)用性實(shí)習(xí)：邏輯控制、順序控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量控制、立體倉(cāng)庫(kù)控制、數(shù)字變頻調(diào)速控制、無(wú)級(jí)變頻調(diào)速控制、組態(tài)王設(shè)計(jì)、電子發(fā)卷、故障設(shè)置、查找、排除等。
(3)設(shè)計(jì)性實(shí)習(xí)：警示燈和電鈴及蜂鳴器控制、十字路口交通燈控制、彩燈順序控制、直流電機(jī)控制、機(jī)械手控制、步進(jìn)電機(jī)控制、交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速控制、數(shù)碼管顯示控制、檢測(cè)剔除控制等。
(4)創(chuàng)新性實(shí)習(xí)：溫度控制、伺服電機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)控制、離線實(shí)時(shí)控制等。

1.6 本機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn)
和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)相比，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn) :
（1）采用機(jī)、電、氣及計(jì)算機(jī)一體化綜合控制，開(kāi)發(fā)柔性好、抗干擾性強(qiáng)及自動(dòng)化程度高 ；
（2）氣壓傳動(dòng)清潔衛(wèi)生，取之不盡，用之不完，不花成本；
（3）本實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)獨(dú)立，只要接入220Ｖ的交流電源，接好輸入輸出端線，弄清地址分配即可進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，所需的各種直流電源也由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供；
（4 ）具有很好的柔性，實(shí)現(xiàn)回路改變或增減不會(huì)改變PLC 的硬件設(shè)備，只須改變應(yīng)用程序即可 ；
（5）具有很高的可靠性，PLC 沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)，更能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境;
（6）功能完善、靈活性好，PLC 具有標(biāo)準(zhǔn)化的硬件設(shè)施及軟件設(shè)計(jì)，能在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制、人機(jī)交互功能，還有顯示、報(bào)警等功能；
（7）元件按實(shí)物配置，便于學(xué)生觀察元件的結(jié)構(gòu)和工作原理 ，易于提高其學(xué)習(xí)興趣；
（8）接線簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便；
（9）綜合很多機(jī)電學(xué)科，給機(jī)電專(zhuān)業(yè)學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)前提供了必要的教學(xué)實(shí)習(xí)；
（10）實(shí)習(xí)容量較大，能滿足高職高專(zhuān)學(xué)生停課實(shí)習(xí)一個(gè)月；
（11）能為電器元件，PLC，機(jī)械基礎(chǔ)，機(jī)械傳動(dòng)及設(shè)計(jì)、氣壓傳動(dòng)、傳感器、變頻器、電工基礎(chǔ)、編程軟件、組態(tài)王等相關(guān)課程提供教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)，從而搭建了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺(tái)；
（12）融合了很多當(dāng)代機(jī)電一體化技術(shù)：PLC，單片機(jī)，PC，傳感器，組態(tài)王，網(wǎng)絡(luò)，氣壓傳動(dòng)，變頻器，伺服傳動(dòng)，機(jī)械手等等。
以上只是粗略地介紹了我們研制的自動(dòng)化制造流水線實(shí)驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)學(xué)生的實(shí)際使用，很好地實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能，經(jīng)過(guò)這次自行研制實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)，使老師和學(xué)生的動(dòng)手能力得到了大大的提高，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)電課程的興趣。