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        基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2015-10-14 07:54:02周平
        機(jī)電工程技術(shù) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:周平接線圖伺服電機(jī)

        周平

        (江西工程學(xué)院,江西新余338000)

        基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        周平

        (江西工程學(xué)院,江西新余338000)

        介紹了以西門子S7-200 PLC為核心的自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制系統(tǒng)。給出了自動(dòng)擰螺釘機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)、伺服電機(jī)設(shè)計(jì)、PLC設(shè)計(jì)。該機(jī)具有很好的可擴(kuò)展性,應(yīng)用效果良好。

        PLC;螺釘;伺服控制

        0 引言

        螺釘是工業(yè)產(chǎn)品的一個(gè)零件,其規(guī)格多樣,傳統(tǒng)擰螺釘主要依靠人工,效率低,靈活性差,本文基于裝配模塊化、自動(dòng)化的理念,介紹基于PLC的自動(dòng)擰螺釘機(jī)設(shè)計(jì)。

        1 自動(dòng)擰螺釘機(jī)結(jié)構(gòu)

        自動(dòng)擰螺釘機(jī)的主要工作過(guò)程概述如下:當(dāng)檢測(cè)到需進(jìn)行螺釘裝配的產(chǎn)品到位后,經(jīng)止動(dòng)氣缸將其鎖緊,通過(guò)氣閥將螺釘從氣管中導(dǎo)入,裝配工作臺(tái)移動(dòng)定位,升降氣缸帶動(dòng)伺服電機(jī)向下運(yùn)動(dòng)到位后,伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺刀將螺釘擰緊。其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 擰螺釘機(jī)主要結(jié)構(gòu)圖

        2 自動(dòng)擰螺釘機(jī)氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)

        擰螺釘機(jī)工件夾緊、電機(jī)升降、螺釘導(dǎo)入主要由氣壓控制完成。托盤帶工件下行至本工位時(shí),電感式傳感器檢測(cè)托盤,發(fā)出控制信號(hào),由止動(dòng)氣缸夾持工件,指示燈亮。啟動(dòng)吸氣閥,導(dǎo)入螺釘。待裝配臺(tái)伺服定位后升降氣缸帶動(dòng)伺服電機(jī)下降,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)螺刀緊固螺釘。氣動(dòng)原理如圖2所示。

        3 擰螺釘伺服電機(jī)控制設(shè)計(jì)[1-2]

        采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺刀將螺釘擰緊,伺服電動(dòng)機(jī)由伺服驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)機(jī)體、編碼器等組成。

        圖2 氣動(dòng)原理圖

        由計(jì)算得知擰螺絲的扭矩較小,選用松下電器的MQMA042A型伺服電機(jī)及與其配套的伺服放大器MQDA043A。該型伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩1.3 N·m,最大轉(zhuǎn)矩3.82 N·m,矩頻特性能滿足系統(tǒng)要求。

        伺服電機(jī)控制模式有三種:位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制。系統(tǒng)采用位置控制模式。其伺服控制器控制接線如圖3、4所示。

        圖4 伺服電機(jī)控制接線圖

        4 自動(dòng)擰螺釘機(jī)控制PLC I/O分配[3]

        擰螺釘機(jī)控制PLC選用S7-200(CPU226),輸入端和輸出端接線圖如圖5、6所示。

        圖5 PLC輸入端接線圖

        圖6 PLC輸出端接線圖

        5 自動(dòng)擰螺釘機(jī)PLC控制流程

        擰螺釘單元主要完成對(duì)行程開關(guān)擰螺釘?shù)难b配,采用PLC控制,其控制流程如圖7所示。

        圖7 自動(dòng)擰螺釘機(jī)PLC程序流程圖

        6 結(jié)束語(yǔ)

        利用PLC對(duì)擰螺釘機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制,系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性大大提高,且節(jié)省了成本,使螺釘裝配的生產(chǎn)效率得到提高。

        [1]松下電器公司.交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用說(shuō)明[Z].2005.

        [2]趙蘊(yùn)懿,李金萍.螺釘裝配及防松技術(shù)[J].航天制造技術(shù),2008(5):45-47.

        [3]西門子公司.S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)[Z].2005.

        [4]唐曉茜.多傳感器螺栓預(yù)緊檢測(cè)方法研究[D].杭州:浙江工業(yè)大學(xué),2009.

        [5]陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

        Design of Automatic Screw Machine Based on PLC

        ZHOU Ping
        (Jiangxi College of Engineering,Xinyu338000,China)

        The paper introduces the Siemens S7-200 PLC as the core of automatic screw machine control system.Then gives out the design of pneumatic,PLC and servo motor,this machine has a good scalability,the actual application effect is good.

        PLC;screw;servo control

        TP273

        A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:1009-9492(2015)12-0114-03

        10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.032

        周平,男,1970年生,山東文登人,碩士,副教授。研究領(lǐng)域:自動(dòng)化及機(jī)電技術(shù)。

        (編輯:向飛)

        2015-06-26

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