西门子模块6ES222-1HF22-0XA8原装代理
1．引言
自动清洗机是本公司各生产线上重要的后道工序处理设备，公司主要生产汽车发动机内部产品，产品在经过车，铣，钻等多道工序后，表面附着大量的切削液铝屑等脏物，这类脏物须清理干净后才能组装和包装，如果利用人工清理会产生效率低，劳动强度大，不能实现自动化生产，以及产品划伤，甚至报废等。
由于公司的清洗机属于专用机床，市场上没有现成品可买，如设备厂定做，将出现交货时间长，影响新产品投放市场，价格高，不能很好满足工况要求等限制，在以上种种条件制约下决定自己制造自动清洗机。
2. 自动清洗机总体结构
自动清洗清机总体结构：行走系统（行走电机，传动装置，输送位置确定的定位装置，输送装置等），喷水系统，喷气系统，电气控制系统。总体结构如图1所示，
3.硬件部分
1） 行走系统
行走系统是自动清洗机的关键部分，它的稳定性直接影响到整个设备运转的可靠性和连续性。由于考虑到成本问题，行走电机不用步进电机，运用了北仑调速电机厂生产的三相异步电动机，该电机带有断电刹车和减速箱装置，性能可靠，输入功率小，输出力矩大等优点。。
产品输送带采用不锈钢链条，在两根传送链上固定产品放置架，在单根链条中固定原位感应块（1块），过极限感应块（2块），产品输送位置确认及定位是在传动轴上按装一计数齿轮，该齿轮齿距刚好与一节传输链的节距相等
2） 喷水，喷气系统
自动清洗机利用前，后门把整个清洗箱隔为喷气箱和喷水箱，喷水系统包括水箱，水泵，喷头等，喷气部分包括喷头，控制阀，高压气源等。
硬件的动作过程为，产品放在产品架上，按下启动按钮，电机开始正转，当产品进入喷水箱后时，门关闭，喷水水泵起动，水清洗计时开始，电机反转，输送带退三个链距后，电机正转，输送带进三个链距，就这样反复来回走动，水清洗时间到时，门打开，电机反转产品架进入喷气箱，门关闭，喷气阀打开，喷气开始计时，输送带重复水清洗时的反复动作，喷气时间到，门打开，输送带后退，直到原位，整个过程结束，过程工况如图（2）。
整个控制系统有手动自动两个状态，可随时通过手动/自动转换开关来切换，在手动状态下可以实现各过程的单步运行（其中喷水、喷气时门必须关上，输送带行走时门必须打开）这种状态适用于对自动清洗机各部分进行调试，故障检修和每次开关电源后手动回原位操作等情况，在正常生产情况下只使用自动方式，整个清洗过程均由PLC控制系统自动控制。
4、PLC控制系统的设计
1）PLC控制系统正得到日益广泛的应用，与传统的接触器----继电器控制系统相比。PLC控制系统具有控制灵活，抗干扰能力强，工作稳定可靠，维护方便等优点。当产品转型或工艺要求改变时PLC控制系统的改变比较容易实现。能交好地适应市场的变化需求。三菱公司生产的PLC具有体积小，控制灵活，等优点。可与普通电脑编程通信等。本控制系统选用三菱FX2N--60MR型可编程控制器。
2）自动请洗机PLC控制系统的I/O电路如图3所示,由于篇幅有限这里只列出说明一部分I/O的功能，输入X0为输送带原位确认的接近开关信号，X1为输送带位置确认和行走定位的接近开关信号，它是通过检测记数齿轮转过的齿数来得到输送带位置.X2为输送带硬极限确认信号。X3为自动启动按钮信号。X4--X7分别为前门后门开关确认号。X10-，X11分别为喷水喷气时间到信号，它们分别由操作面板上的喷水喷气时间继电器控制。可以根据需要调整喷水喷气时间。输出Y0--Y4分别通过中间继电器控制准备完了指示灯，自动状态指示灯，自动运转中指示灯，全原位指示灯，异常报警声光指示。通过各种指示可随时了解设备运行状态。Y5，Y6分别通过接触器控制行走电机正反转控制输送带前进后退。
3）PLC的程序是PLC控制系统中一个重要的组成部分，它就象人的大脑一样，如果没有它就什么也干不成，由于篇幅有限不能把所有的程序都列出，这里只列出我个人认为重要的一部分加以叙述。
为了输送带准确定位，这里我运用了PLC中的断电保持双向记数器C220，图4是自动启动后产品进入喷水箱的定位控制程序。它的工作原理是：X1上记的数反映到C220上，通过MOV指令把C220的数值送入数据记存器D0中。用CMP指令把D0中数值与我们设定值进行比较，（这里产品从原位到水清洗位置是70个记数齿轮齿数）当D0〈70时M110导通则Y5接通，电机正转输送带前进，当D0=70时M111导通水清洗定位结束进入下一工况，当D0〉70时M112导通则Y6接通电机反转输送带后退，这样就可以使清洗初始位置定位在我们预定位置了，
为了防止由于机械惯性或行走电机刹车失灵等因素，导致输送带运转时超过行程范围损坏设备现象产生，我们在控制系统中设置了软极限和硬极限两套过行程保护系统。PLC控制程序如图5，它的工作原理如下：产品进入工作前端时，如果输送带再向前走2个有效链距时，或向后后退到原位再向后退2个有效链距时，就会使M122或M130接通，若软极限失控时，硬极限X17信号一产生使M21导通，M122，M130，M21中只要有一个接通，M22马上导通并产生过极限报警，设备马上停止所有运转工作并发出声光警示。
5．结束语
该自动清洗机PLC自动控制系统经过现场安装调试，运行情况良好，基本达到预期要求。本系统充分发挥了PLC自动控制系统运行可靠，控制灵活，维护方便等优点。由于时间仓促，水平有限，该系统必然还存在好多不足之处要靠我们日后完善
在当前的工业生产过程控制中，普遍采用了PLC控制系统，通过软件程序来实现控制设备之间的联锁控制也就是自动控制，由控制设备驱动的工厂机械设备来完成满足工艺要求的生产过程。这里，设备的运行分为单体手动操作和自动控制运行两种方式。在单体手动操作中，一般是在设备就地（机旁）操作。PLC的程序控制主要是进行自动控制，但其中也包括单体手动操作，其完成的功能和就地（机旁）操作是一样的，不同之处在于，它是通过程序的方式来实现，并且一般是在上位机的监控画面中通过点击鼠标的方式进行，也就是在机房或控制室中进行而不是就地（机旁）。手动操作（包括程序中的手动单体操作）和自动控制程序的主要区别在于，自动控制程序是在正式投产后，各个设备没有故障可正常工作时运行。而手动操作是在调试期间用于俗称的“打点”时用，或正常运行时，有设备出现故障时用。例如，某供水水箱的液位控制，水位高时，启动出水泵供水，水位低时，停止泵供水，假如水箱的液位传感器出现故障，自动控制就无法进行，那么为了继续维持生产，就需要操作人员现场手动操作，根据水箱的液位指示器来手动启动和停止出水泵的运行及相应阀门的开关。需要指出的是，本文所指的设备是PLC输出控制的开关量设备，模拟量设备不在本文的讨论之列。
设备手动和自动切换的方式
在本文中，设备是指工厂机械设备及其控制设备。控制设备是指电机，阀门等等，而设备的手动和自动运行，主要体现在控制设备的手动和自动运行。例如，对于电机的控制一般是通过MCC（电机控制中心）电气控制系统来进行的，电机的远程和就地信号，即自动和手动的切换信号，以及启动、停止、故障等信号均由MCC提供并接到PLC硬件系统。在MCC柜上的远程就地转换开关打到就地时，进行就地手动操作；打到远程时，进行PLC的程序自动控制，或在上位机画面上进行点击鼠标式的手动操作。我们可以这样来理解PLC控制系统、就地电气控制系统、控制设备和工厂机械设备之间的关系，即自动控制（包括PLC程序中的手动操作）是由PLC控制系统通过电气控制系统，由电气控制系统来控制像电机一样的控制设备，后由控制设备来驱动工厂机械设备的运行。而电气控制系统像MCC柜本身，就可以直接进行手动就地操作。
对于电机的控制来说，正常运行时，是PLC程序的自动控制，此时的远程就地转换开关处于远程的位置，如果出现PLC无法处理的问题或故障，则需要在上位机的画面上，人工进行单体设备的操作，以维持生产或进行安全联锁操作。后如果依然不能解决问题，则需要在就地（机旁）进行操作，一般是进行电机停止的操作。
对于阀门来说，一般也有相应的电气控制系统，就像MCC一样，其一般是就地的现场电磁阀控制柜（箱），一般都有远程就地的转换开关，用于手动和自动运行的切换。和电机控制一样，正常运行时，是PLC的自动控制，此时的远程就地的转换开关处于远程的位置，如果出现PLC无法处理的问题或故障，则需要在上位机的画面上，人工进行单体设备的操作，以维持生产或进行安全联锁操作。后如果依然不能解决问题，远程就地转换开关打到就地位置，进行现场的就地控制。如果还不能解决问题，则只能使用手动阀门进行安全操作。
显然，就地手动和远程自动运行，是通过就地控制柜（箱）上的转换开关来实现的。PLC程序中的手动和自动的切换功能，也可以这样做，在程序中实现类似于转换开关这样的操作是没有问题的。
设备手动和自动切换的程序实现方法1
当远程就地信号为1时，即表示现场的控制柜（箱）上的转换开关打到了远程位置，可进行PLC的自动控制；当其为0时，则表示是现场手动操作。为了实现程序内部的手动自动切换，就像远程就地信号一样，设置一个中间变量，这个中间变量作为程序手动单体设备操作的标志，是由上位机监控程序来赋值的，其值为1时，进行程序的单体设备手动操作；为0时PLC程序进行自动控制。每一个自动控制中的设备都是在这两个条件下运行的。
我们用梯形图来实现一个电机和一个阀门的手自动切换功能，设置如下输入、输出IO标签和中间变量：
输出：电机启动START
电机停止STOP
阀门打开OPEN
阀门关闭CLOSE
输入：电机MCC柜远程就地信号RL_M
阀门控制柜远程就地信号RL_V 变量：电机启动条件A
电机停止条件B
阀门打开条件C
阀门关闭条件D
电机的上位机手动操作中间变量UP_MAN_M
电机的上位机手动操作启动UP_START_M
电机的上位机手动操作停止UP_STOP_M
阀门的上位机手动操作中间变量UP_MAN_V
阀门的上位机手动操作打开UP_OPEN_V
阀门的上位机手动操作关闭UP_CLOSE_V
使用美国A-B公司用于Logix 5000系列PLC的RSLogix 5000编程软件的梯形图，程序如图1：
图1
其中（L）为置位指令，（U）为复位指令。这里之用置位、复位指令，主要是考虑到启动（打开）条件和停止（关闭）条件可能是脉冲型的（例如上升沿脉冲），需要保持（注：如果MCC中的控制回路使用了“启动-保持-停止”方式，那么采用脉冲输出比较合适，就像自复位式按钮一样。这里为了简化梯形图程序，没有这样做。有兴趣的读者不妨一试）。电机启动或停止条件是自动控制时的联锁条件，上位机进行手动操作时，自动控制程序不能执行。同样就地操作时，PLC的程序控制也不能执行，程序可以根据需要将此时的电机启动和停止控制信号复位。阀门的控制也是一样。这样各个设备均可根据情况进行自动运行或手动操作。
设备手动和自动切换的程序实现方法2
上面的方法对手自动切换时的各种情况都进行了考虑，程序进行设计时需要时时刻刻注意手自动切换问题，程序量相对于没有手自动切换时也有所增加。如果把程序中的手动程序同自动程序分开，程序就会显得更加清晰明了，设计自动程序时也不必时时刻刻注意手自动切换问题。这样是否可行呢？我们不妨将上面的梯形图程序改造成如图2所示。
图2
显然，这是可行的，由于手动程序后执行，电机或阀门的启动、停止或打开、关闭，由手动程序决定。也就是说，当自动控制程序运行时，如果有上位机手动操作，则上位机手动操作优先。例如当自动程序要求电机停止时，如果上位机手动操作让其启动，则电机启动。其中的原因是，程序对相同变量或IO标签的赋值操作，后执行的程序有效。例如下面的例子：
IF A THEN
Y := 0;
END_IF;
IF B THEN
Y := 1;
END_IF;
在A，B都为1时，Y = 1。因为后执行的语句有效，不管是PLC梯形图程序还是其他计算机程序都是这样。
对于远程就地的现场手动操作来说，当转换开关打到就地时，PLC梯形图程序继续根据联锁条件执行，但输出将不起作用，设备的状态由现场操作决定。转换开关打到远程时，PLC程序的输出才能真正控制设备的运行。
设备组手动和自动切换的程序实现方法
在上面我们主要介绍了单体设备的手动自动的切换问题，那么在工业生产过程的控制中，不少设备是一同完成某种功能的，这些设备一起组成一个设备组，可以把它们当作一个单体设备来考虑。这样就可以利用上面的方法来实现设备组的手动自动切换问题。
设备组可看作是单体设备，但其中内部毕竟还包含着真正的单体设备，也存在内部单体设备的手动自动切换问题，那么如何来解决设备组和其内部的真正单体设备手动自动切换问题呢？这里，我们采用和方法2类似的方法，将设备组的单体操作程序放在自动程序和真正单体设备的操作程序之间，这样就可以即进行设备组的单体操作，也可以进行真正单体设备的操作，也就是说，真正单体设备的操作优先级高，是设备组单体设备，后才是自动控制程序。当然如果不嫌麻烦，也可以用方法1的方式来实现。
需要指出的是，对于设备组的功能，多次使用时，用子程序的方式来实现是理想的。
后，我们可以此类推，把整个工厂控制设备当作一个设备组来考虑，也可以为其提供手动自动切换的功能。
目前，在国内的生产企业的PLC自动化系统的新建或改造项目中，用户对设备的手动操作和自动控制功能都十分重视，尤其是对手动操作功能格外的重视，对此的一般解释为“国内设备质量关”，设备经常出现问题，需要在自动控制的过程中进行手动操作，或者也有说要在手动操作时，进行自动控制操作的。对于一个完善的控制程序来讲，实现设备手动操作和自动控制功能及其两者的切换，不仅是可实现的也是应该实现的。如果说有不足的话，那就是，加入手动操作功能后，控制程序占用的内存增加了，扫描周期增长了，需要考虑的问题也增多了。但这也未必真的就是一个问题，毕竟现在的PLC的执行速度是很快的内存也大大增加了。