陳 力

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

YL335B生產(chǎn)線裝配單元?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)

陳 力

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

裝配單元是YL335B生產(chǎn)線中模擬完成兩個(gè)不同形狀的物料裝配過程，并通過旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模仿工件的物流傳送。由于裝配單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制要求繁瑣，因此，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與PLC編程的實(shí)現(xiàn)都較困難。針對(duì)這些難題，提出一種新的設(shè)計(jì)解決方案，并根據(jù)任務(wù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)；對(duì)工作過程中的難點(diǎn)做了詳細(xì)分析。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)的順控功能流程圖，編寫出PLC梯形圖程序。實(shí)踐證明，工作站能夠按照任務(wù)要求高效穩(wěn)定地開展工作。

PLC 電氣控制 順控功能流程圖 梯形圖

0 引 言

YL335B裝配單元的功能是將生產(chǎn)線中分散的兩個(gè)物料進(jìn)行裝配，完成將單元料倉(cāng)內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件裝入到物料臺(tái)上半成品工件中心孔的過程。

裝配單元基本工作過程是：料倉(cāng)中的物料在重力作用下自動(dòng)下落，通過兩直線氣缸的共同作用，分別夾緊與松開底層相鄰兩物料，完成物料的連續(xù)下落；下落的物料落入氣動(dòng)擺臺(tái)的料斗中，擺臺(tái)完成180,°位置變換后，由氣缸構(gòu)成的機(jī)械手夾持并移動(dòng)，嵌入到已定位的半成品工件中。由于裝配單元的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)多，因此編程實(shí)現(xiàn)困難。為了使工作站實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定工作，提出了新的編程設(shè)計(jì)解決方案。

1 控制任務(wù)要求

1.1 檢查初始位置

裝配單元各氣缸的初始位置是：擋料氣缸處于伸出狀態(tài)，頂料氣缸處于縮回狀態(tài)，料倉(cāng)內(nèi)已經(jīng)有充足的小圓柱零件；裝配機(jī)械手升降氣缸處于提升狀態(tài)，伸縮氣缸處于縮回狀態(tài)，氣爪處于松開狀態(tài)。

設(shè)備上電和氣源接通后，若各氣缸滿足初始位置要求，并且料倉(cāng)內(nèi)已經(jīng)有充足的小圓柱零件，件裝配臺(tái)上沒有待裝配工件，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示設(shè)備已準(zhǔn)備好；否則，該指示燈以1,Hz頻率閃爍。

1.2 啟動(dòng)工作

若設(shè)備已準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，裝配單元啟動(dòng)工作，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈HL2常亮。如果回轉(zhuǎn)臺(tái)上的左料盤內(nèi)沒有零件，就執(zhí)行下料操作；如果左料盤內(nèi)有零件，而右料盤內(nèi)沒有零件，則執(zhí)行回轉(zhuǎn)操作。

1.3 待裝配

如果回轉(zhuǎn)臺(tái)上的右料盤內(nèi)有小圓柱零件且裝配臺(tái)上有待裝配工件，則執(zhí)行裝配機(jī)械手抓取零件，放入待裝配工件中的操作。

1.4 完成裝配任務(wù)

完成裝配任務(wù)后，裝配機(jī)械手應(yīng)返回初始位置，等待下一次裝配。

1.5 停止工作

若在運(yùn)行過程中按下停止按鈕，則供料機(jī)構(gòu)應(yīng)立即停止供料，在裝配條件滿足的情況下，裝配單元在完成本次裝配后停止工作。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)PLC的輸入部分連接光電傳感器、磁性傳感器和按鈕開關(guān)，用于接受啟停信號(hào)、工件檢測(cè)信號(hào)和氣缸活塞的位置信號(hào)；PLC的輸出部分連接電磁換向閥的線圈和信號(hào)指示燈，用來驅(qū)動(dòng)落料單元、抓取機(jī)械手的氣缸動(dòng)作和顯示工作站的狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 裝配單元PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 PLC hardware system structure of the assembly unit

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

裝配單元的I/O點(diǎn)較多，選用S7-226 AC/DC/RLY主機(jī)單元，共24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出，能夠滿足系統(tǒng)電氣控制總點(diǎn)數(shù)的要求。

系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，裝配單元的工作過程主要包括兩個(gè)相互獨(dú)立的子過程，一個(gè)是供料控制子程序，另一個(gè)是裝配控制子程序，如圖2所示。

供料過程就是通過供料機(jī)構(gòu)的操作，使料倉(cāng)中的小圓柱零件落到擺臺(tái)左邊料盤上，然后擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使裝有零件的料盤轉(zhuǎn)移到右邊，以便裝配機(jī)械手抓取零件。供料控制子程序步進(jìn)功能流程圖如圖3所示。

圖2 PLC主程序1Fig.2 PLC main program 1

圖3 供料控制子程序功能流程圖Fig.3 Flow chart of feeding control subprogram functions

從圖3可以看出，供料控制過程包含兩個(gè)相互聯(lián)鎖的過程，即落料過程和擺臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)、料盤轉(zhuǎn)移的過程。在小圓柱零件從料倉(cāng)下落到左料盤的過程中，禁止擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；相反，在擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，也不允許進(jìn)行落料。因此，在功能流程圖的設(shè)計(jì)中，采用選擇序列結(jié)構(gòu)來處理兩個(gè)相互聯(lián)鎖的問題。在擺臺(tái)靜止、料倉(cāng)有料且左側(cè)料盤空缺的情況下，進(jìn)行落料控制；在擺臺(tái)靜止、左側(cè)料盤有料且右側(cè)料盤空缺的情況下，則進(jìn)行擺臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制。編程的實(shí)現(xiàn)如圖4所示：

圖4 供料控制子程序Fig.4 Feeding control subprogram

裝配過程是當(dāng)裝配臺(tái)上有待裝配的工件，并且裝配機(jī)械手下方有小圓柱零件時(shí)，進(jìn)行裝配工件的操作。裝配控制子程序流程圖如圖5所示：

圖5 裝配控制子程序流程圖Fig.5 Flow chart of assembly control subprogram functions

通過圖5可以看出，裝配過程控制是單序列步進(jìn)流程，當(dāng)右料盤有料、裝配臺(tái)上有待加工工件且機(jī)械手在初始位置時(shí)，則進(jìn)行裝配工件操作。開始部分梯形圖程序如圖6所示：

圖6 裝配控制子程序Fig.6 Assembly control subprogram

停止操作，在運(yùn)行中按下停止按鈕，對(duì)于供料控制，各氣缸復(fù)位，供料標(biāo)志位M0.5接通，子程序返回到初始步SN0.0；對(duì)于裝配控制，機(jī)械手完成當(dāng)前工作周期，裝配標(biāo)志位M0.6接通，子程序返回到初始步S2.0。只有在供料控制和裝配控制均返回到初始位置，才能執(zhí)行系統(tǒng)的停止、復(fù)位操作。此部分梯形圖程序如圖7所示：

圖7 PLC主程序2Fig.7 PLC main program 2

4 結(jié) 語

裝配單元包含的傳感器、氣動(dòng)元件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，PLC編程實(shí)現(xiàn)較為困難，本文采用順序控制功能流程圖的設(shè)計(jì)方法，提出了解決問題的新方案，為系統(tǒng)程序的編寫提供了可靠依據(jù)。實(shí)踐證明，工作站能夠穩(wěn)定運(yùn)行?！?/p>

［1］ 吳有明. 自動(dòng)生產(chǎn)線調(diào)試與維護(hù)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2012：150-158.

［2］ 廖常初. PLC 編程及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：200-202.

［3］ 呂景泉. 自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2008：103-115.

［4］ 苗喜榮. 基于YL335B 輸送站項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)研究[J]. 職業(yè)技術(shù)，2012(5)：137.

An Innovative Design of Assembly Unit for YL335B Production Line

CHEN Li
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

The assembly unit simulates two different shapes of the process of assembly in the YL335B production line，and through the rotation of working table，it simulates the logistics of workpiece transfer．Because of the complicated structure and complex control requirements of the assembly unit，the design of electrical control system and PLC programming are more difficult to achieve．For these difficulties，a new design solution was proposed and hardware and software of the system were designed according to the requirements of the task；also，a detailed analysis of the difficulties in the work process was made．Finally，according to the design of the flow chart of the control function，the PLC ladder was programmed．The practice has proved that the work station can work efficiently and steadily according to the task.

PLC；electric control；flow chart of control function；ladder diagram

TP27

A

1006-8945(2016)06-0051-03

2016-05-10