潘杰

（廣西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530007）

自動點膠機廣泛應(yīng)用在電子、汽車等行業(yè)。其本身較為復(fù)雜，但操作起來簡單，操作方法不一。點膠機屬非標(biāo)產(chǎn)品，根據(jù)工件的形狀以及點膠過程所經(jīng)過的路線，編訂一定的程序，由控制系統(tǒng)控制機器人和供膠系統(tǒng)相互配合，完成點膠工作。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

目前較多來自進(jìn)口的自動點膠機，其控制方案是采用四軸機器人+外部點膠控制器，工作原理是：四軸機器人完成各點的精確、可靠定位，運動到位后，給一個信號給點膠控制器，點膠控制器控制電磁閥打開，完成壓膠動作，四軸機器人和外部點膠控制器需要通信和協(xié)調(diào)，四軸機器人已經(jīng)把伺服電機、驅(qū)動器、主運動控制單元、教導(dǎo)編程器、絲杠、導(dǎo)軌接近完美地集成。

這種方案的缺點，是成本太高，互換性差，一旦主控板損壞，維修困難，而且周期長。

當(dāng)前流行的自動點膠機的控制方案是：采用四軸運動控制卡+IO卡+工控機（主機和顯示器）+伺服系統(tǒng)，這種方案的缺點，是成本高，設(shè)備體積龐大，設(shè)備啟動速度慢，開發(fā)周期長，需要強大的硬件和軟件開發(fā)團隊的支持。

本團隊自主開發(fā)的自動點膠機，采用的方案是PLC+觸摸屏+伺服系統(tǒng)。這種方案的優(yōu)點，就是集運動控制和點膠控制于一體，因而成本很低，設(shè)備維護(hù)方便，線路相對簡單，系統(tǒng)運行可靠。主控單元是PLC，其運行可靠、穩(wěn)定、互換性好、程序更新升級方便，隨時可以根據(jù)現(xiàn)場或客戶的要求修改控制程序，最大程度地發(fā)揮機器的工作效率和減少操作人員的勞動強度。數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)定采用觸摸屏，人機界面友好，參數(shù)設(shè)置直觀，而且可以實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)。當(dāng)機器出現(xiàn)某種異常情況的時候，人機界面會自動彈出提示畫面，方便維護(hù)人員對設(shè)備進(jìn)行檢修。當(dāng)不需要顯示和設(shè)定參數(shù)的時候，可以把它拆下，不影響機器的運行。

2 工藝要求

自動點膠機的主要功能要求是：兩工位輪流工作，各點的位置坐標(biāo)參數(shù)可以設(shè)定，當(dāng)啟動某工位的啟動按鈕時，點膠頭自動運動到該工位預(yù)設(shè)的點，依次給各點點膠，當(dāng)給所有的點點膠完畢后，回到原點，待機；而當(dāng)另外一個工位的啟動按鈕按下時，點膠頭自動運動到該工位，給該工位的工件點膠。設(shè)備點膠時，運動要求精確而平穩(wěn)，點膠頭迅速下降到將接觸工件時，慢速，點膠時，稍微停頓，然后迅速回到原位。

3 解決方案

本團隊采用的方案是：各點的水平位置定位采用X、Y兩軸伺服系統(tǒng)，而Z向點膠運動控制采用單軸伺服系統(tǒng)。由于要求兩工位輪流工作，故Y向需要兩套獨立的伺服系統(tǒng)，每個系統(tǒng)分別控制一個工位和X軸進(jìn)行聯(lián)動定位。主控單元采用三菱FX系列PLC+Easy View觸摸屏組合，各點的位置參數(shù)的設(shè)定和顯示通過觸摸屏完成；而PLC分析、運算由觸摸屏獲得的各點位置參數(shù)，然后控制伺服系統(tǒng)完成坐標(biāo)定位和點膠運動。該設(shè)備共有4套伺服系統(tǒng)，但是我們只用一個PLC來對4套伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。

針對一個PLC的高速輸出口只有2個的問題，我們采用分時復(fù)用的辦法來加以解決。Y軸的兩個伺服系統(tǒng)可以共用Y1高速輸出口，通過一個可控選擇開關(guān)完成轉(zhuǎn)換，當(dāng)系統(tǒng)控制Y1伺服系統(tǒng)時，開關(guān)開；當(dāng)需要控制Y2伺服系統(tǒng)時，開關(guān)關(guān)。這個開關(guān)可以通過PLC控制繼電器來完成轉(zhuǎn)換。同理，X軸系統(tǒng)和Z軸系統(tǒng)共用一個高速輸出通道Y0，也是通過控制繼電器來完成切換。點膠量可以通過調(diào)節(jié)氣體壓力和壓膠時間來進(jìn)行調(diào)整。壓膠時間也可以通過觸摸屏來輸入。兩工位可以自動輪換，也可以手動啟動按鈕，來啟動相應(yīng)的工位。該方案也可以適應(yīng)需要點弧型膠的工件。當(dāng)需要點成弧型的形狀時，可以設(shè)置弧型的幾個關(guān)鍵點就可以了。

4 自動點膠機原理接線圖

（1）觸摸屏接線圖。如圖1所示。

圖1 觸摸屏接線圖

（2）PLC I/O接口圖。如圖2所示。

圖2 PLC I/O接口圖

（3）伺服電機接口圖。如圖3所示。

圖3 伺服電機接口圖

5 觸摸屏的使用

5.1 初始畫面

把前操作面板的船型開關(guān)打到1的位置，船型開關(guān)內(nèi)的燈亮，系統(tǒng)已經(jīng)通電。經(jīng)過2 s后，觸摸屏上顯示初始畫面（如圖4）。

圖4 觸摸屏初始畫面

這時，可以對設(shè)備進(jìn)行操作了。初始畫面的中部可以顯示當(dāng)前的北京時間。如果時間不準(zhǔn)確，可以在參數(shù)設(shè)置里面修改。按下原點按鈕，X，Y1，Y2，Z軸分別回原點。如果各產(chǎn)品的參數(shù)已經(jīng)確定好，放好工件，按下左邊的蘑菇頭啟動按鈕，就可以自動進(jìn)行點膠了。

5.2 生產(chǎn)監(jiān)控

生產(chǎn)監(jiān)控畫面如圖5所示。

圖5 生產(chǎn)監(jiān)控畫面

生產(chǎn)監(jiān)控畫面顯示當(dāng)前已經(jīng)完成的工件數(shù)量和累計完成的工作數(shù)量，觸清零鍵，可以對這些數(shù)值清零。在“當(dāng)前位置”一欄中，動態(tài)顯示X、Y、Z當(dāng)前的坐標(biāo)和點膠時間值。在“當(dāng)前產(chǎn)品”一欄中，顯示的是現(xiàn)在正在運行的某個產(chǎn)品的參數(shù)。當(dāng)要改變一個產(chǎn)品運行的參數(shù)的時候，輕觸該數(shù)字，這時會彈出一個數(shù)字鍵盤，在數(shù)字鍵盤當(dāng)中輸入一個數(shù)值后輕觸ENT鍵，就可以改變系統(tǒng)的運行參數(shù)了。

5.3 手動調(diào)試

在主畫面當(dāng)中輕觸手動調(diào)試按鈕（如圖6），即可彈出手動調(diào)試畫面，手動調(diào)試畫面有一個切換開關(guān)，其作用就是切換Z軸、Y1軸與X軸、Y2軸之間的運動許可。當(dāng)切換開關(guān)如圖6所示的狀態(tài)時，Z軸、Y1軸禁止運動，而X軸、Y2軸運動被許可。觸摸各軸相對應(yīng)的控制鍵時，即可控制該軸的運動。當(dāng)Z軸和Y1軸已經(jīng)回到原點時，其下面的原點燈閃亮；X、Y2軸亦然。

圖6 手動調(diào)試畫面

6 結(jié)束語

本方案的優(yōu)點是，操作人員容易確定各點的參數(shù)。PLC不需要進(jìn)行插補運算，由外部輸入各點來確定工作臺運動的軌跡。只用一個PLC控制4個伺服系統(tǒng)，硬件開銷很小，由PLC程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜功能。解決了四軸協(xié)同控制、分時復(fù)用、實時坐標(biāo)顯示的技術(shù)難點。目前，本點膠機從移動的速度、點膠的節(jié)奏看，已經(jīng)很接近或達(dá)到現(xiàn)有的自動點膠機的性能。從精度看，膠點本身已經(jīng)有3 mm左右的直徑，而如果位置偏差±0.10 mm，基本上肉眼看不出來。Z軸和Y軸偏差已經(jīng)基本控制到0.05 mm以內(nèi)，而X軸控制到0.20 mm以內(nèi)。

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