李鵬
【摘要】隨著科技的高速發(fā)展,自動配料、分揀裝置在生產(chǎn)流水線中起著越來越重要的作用。機(jī)電一體化實訓(xùn)平臺,滿足高、中職學(xué)生專業(yè)方面的技術(shù)和實際應(yīng)用操作方面能力的需求,特別是提升了他們的實踐、快速適應(yīng)工作崗位的動手能力。機(jī)電一體化生產(chǎn)線,具有很高的“模擬”的要求,應(yīng)可拆卸和組裝,可以任意設(shè)置故障,并預(yù)留位置,可以按教學(xué)目的,來增減教學(xué)內(nèi)容。例如,可以滿足教學(xué)和用人單位“人才定做”的要求。該自動配料生產(chǎn)設(shè)備,具有全面的、系統(tǒng)的特點(diǎn)。該實訓(xùn)平臺涉及到傳感器技術(shù),微電子技術(shù),機(jī)械技術(shù),電力電子技術(shù),接口技術(shù)等,將各種技術(shù)的應(yīng)用整合在實訓(xùn)平臺上,力爭使學(xué)生通過在實訓(xùn)平臺上的實踐,熟悉生產(chǎn)線檢測,傳輸和處理的執(zhí)行過程,及系統(tǒng)控制過程,達(dá)到掌握機(jī)電一體化技術(shù)的目的。
【關(guān)鍵詞】PLC 機(jī)電一體化 機(jī)械手 控制
一、各單元的功能及組成
合適的控制面板,能夠使實訓(xùn)平臺運(yùn)用起來,十分便利和快速。
1.供應(yīng)單元的基本功能
按照生產(chǎn)的需要自動處理料倉進(jìn)入送料的數(shù)量,便于操縱裝置的輸送單元的把物料發(fā)送到其它指定單元。
2.搬運(yùn)單元的基本功能
用于輸送物料的搬運(yùn)裝置主動抓放,在程序的控制下,有四個方向的工作范圍。
3.配送單位的基本功能
工作單元集合的分類,將不同顏色、材質(zhì)的工件送至不同的物料槽。
4.傳輸單元的基本功能
當(dāng)落料口傳感器檢測到工件,變頻器控制三相異步電動機(jī)帶著皮帶傳送工件。
5.觸摸屏基本功能
操作者與機(jī)械設(shè)備之間做雙向溝通的平臺。
二、控制板的設(shè)計及構(gòu)成
每個單元可在實訓(xùn)臺設(shè)計,拆卸各種機(jī)械部件,接線及氣動電磁閥和管道安裝,可移動的開關(guān)/警示指示燈部分,電源部分,可編程部分,電機(jī)驅(qū)動部分都安裝在可推拉的架子上;由接線端子之間的連接模塊,模塊和安全用導(dǎo)線連接訓(xùn)練,最大限度的達(dá)到綜合培訓(xùn)要求。
1.電源供電模塊
系統(tǒng)中的電源供電模塊,配置了三相及單相交流工頻50赫茲的電源,直流24V開關(guān)穩(wěn)壓直流電源,各種電源開關(guān)等。
2.按鈕開關(guān)模塊
設(shè)置啟動按鈕開關(guān)目的:當(dāng)達(dá)到工作條件時,按下啟動按鈕開關(guān),本體系設(shè)備開始運(yùn)行;設(shè)置停止按鈕開關(guān)目的:在本體系設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時,按“停止”按鈕開關(guān),完成的工作循環(huán)系統(tǒng)后,停止運(yùn)轉(zhuǎn);設(shè)置復(fù)位按鈕開關(guān)目的:在設(shè)備故障或報警操作,按下復(fù)位按鈕開關(guān),能夠停止和復(fù)位本體系設(shè)備。
3.PLC模塊
系統(tǒng)的核心(PLC),是本體系的大腦(控制整個體系的運(yùn)行)。
4.變頻器模塊
用于控制運(yùn)輸單元中的,三相交流異步電動機(jī)。
三、本系統(tǒng)的工作過程
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在文中通過觸摸屏來控制整個系統(tǒng)的起動、停止。在觸摸屏上將可編程控制器輸入(X)和輸出(Y)狀態(tài),變頻器及報警信息進(jìn)行顯示。除了對系統(tǒng)過程的實時監(jiān)控,還可以根據(jù)外部條件,通過觸摸屏來設(shè)置和修改PLC內(nèi)部參數(shù)。通過人機(jī)交互接口可直接觀測到變頻器的運(yùn)行狀況,進(jìn)行對控制部分及時的監(jiān)控。
按下觸摸屏(人機(jī)交互設(shè)備)上的起動按鈕圖案,此時設(shè)備開始進(jìn)入工作的狀態(tài),機(jī)械抓手實施復(fù)位操作:機(jī)械抓手中的手爪放松(手爪打開)、手爪上伸到達(dá)最高處、手臂縮回至最里側(cè)、手臂進(jìn)行向右方旋轉(zhuǎn)至右側(cè)限位開關(guān)處停下來。
按下觸摸屏上的停止按鈕圖案,設(shè)備進(jìn)入了當(dāng)前的工作循環(huán)狀態(tài)后,然后停了下來。
2.搬運(yùn)功能
出料口有物料→機(jī)器手臂伸展→機(jī)器抓手下落→抓手夾緊抓物料→0.5秒后抓手提高→手臂回縮到位→手臂左轉(zhuǎn)→0.5秒后手臂伸展→機(jī)械抓手下落→0.5秒后,如果傳送帶上沒有工件,則機(jī)器抓手松開、放開物料→機(jī)器抓手升高→機(jī)器手臂回縮→右轉(zhuǎn)至右側(cè)限位處停止。
3.傳送、加工及配料功能
當(dāng)輸送帶溜槽與材料,變頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī),以25 Hz的頻率反著轉(zhuǎn),輸送帶輸送物料從右到左。
(1)傳送、加工及配送金屬物料。金屬物質(zhì)的工件被傳送到A地點(diǎn)→傳遞帶停止,實行第一次制作→2秒后以20赫茲的頻率繼續(xù)向左傳遞至B地點(diǎn)→傳遞帶停止,進(jìn)行第二次制作→2秒后以25赫茲的頻率返回至A地點(diǎn)停下→推料一氣缸在PLC的程序控制下伸展,把金屬物料推入到料槽一內(nèi)。
(2)由PLC程序控制傳送、加工及自動配送淺顏色塑料物質(zhì)工件。淺色塑料物質(zhì)工件被傳遞到B地點(diǎn)→傳遞皮帶停下,進(jìn)行第一次制作→2秒后以20赫茲的頻率繼續(xù)向左傳遞至C地點(diǎn)→傳遞皮帶停下,進(jìn)行第二次制作→2秒后以25赫茲的頻率返回至B地點(diǎn)停下→推料二氣缸在PLC的程序控制下伸展,把淺色塑料物質(zhì)工件推入到料槽二內(nèi)。
(3)由PLC程序控制傳送、加工及自動配送,黑顏色塑料的物質(zhì)工件。黑顏色的塑料材料發(fā)送到位置C輸送機(jī)停了下來,將三缸的加工2S,推入料槽三內(nèi)。
四、結(jié)論
本系統(tǒng)中的設(shè)備,可按照教學(xué)方面的要求,進(jìn)行重新的安裝、重新的設(shè)計和任意選擇各單元。并且能根據(jù)按教學(xué)中的使用方法,按要求在設(shè)備上設(shè)置各種故障,讓學(xué)生進(jìn)行排除故障的操作。這樣應(yīng)用在平時的教學(xué)、實訓(xùn)當(dāng)中的效果是非常直觀、有效的。實訓(xùn)平臺能實現(xiàn)系統(tǒng)的、有效的,結(jié)合機(jī)電一體化方面的教學(xué)目標(biāo)和實訓(xùn)、實習(xí)、實驗等,圓滿的完成教學(xué)任務(wù)。
1.在對目前國內(nèi)外的自動配料生產(chǎn)線,進(jìn)行全方位考察和認(rèn)真對PLC的選型基礎(chǔ)上。對氣動控制技術(shù)方面的知識,認(rèn)真研究、刻苦挖掘的基礎(chǔ)上,基于PLC控制,氣缸驅(qū)動機(jī)械抓手、氣體動作控制程序系統(tǒng)。
2.針對氣體驅(qū)動和液壓驅(qū)動,優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的比較。對自動配料生產(chǎn)線系統(tǒng),所要達(dá)到的控制目的、工作的各項任務(wù),進(jìn)行了仔細(xì)的分析和研究。再對整個系統(tǒng)各個單元的布局、規(guī)劃的方案進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)計,最后采用氣動控制機(jī)械抓手、配送物料的方案。本中的核心控制元件,選取了對于學(xué)生操作、學(xué)習(xí)起來較為簡單的,F(xiàn)X系列的三菱PLC程序控制系統(tǒng),動力系統(tǒng)選取了污染較小的氣動控制。
3.按照一般的理論與實踐相結(jié)合的研究思想,分別對自動配料生產(chǎn)線體系,進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的布局規(guī)劃,對系統(tǒng)中的機(jī)械電子部分、電氣控制部分和軟件部分構(gòu)思。
因為時間以及實訓(xùn)等各方面的條件所限制,本文的機(jī)電一體化生產(chǎn)線系統(tǒng),需要進(jìn)一步研究和開發(fā)。下一步主要研究的工作內(nèi)容,是對光纖傳感器的調(diào)整、加工單元的優(yōu)化,PLC程序的簡化,機(jī)械抓手的設(shè)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化,氣動控制方案的合理調(diào)整,使整個系統(tǒng)功能更加的完善。一個更新的、發(fā)展著的,全自動由PLC程序控制的,配料生產(chǎn)線實訓(xùn)平臺系統(tǒng),將在未來實際應(yīng)用中逐漸提高、完善系統(tǒng)的各方面性能。
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