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加工自动生产线三工位分拣单元的自动化设计

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  • 发布时间:2014-10-07
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工业自动线设备是能实现产品加工或装配工作过程自动化的-种机电-体化设备体系,通过采用-套能够进行自动;I-r、检测、装配、运输的机械设备,组成具有高度连续性的、自动化的生产线,来实现产品的生产、加工和装配功能。其显著特点是综合性和系统性。工业自动线设备综合运用了机械传动、微电子技术、电工技术、传感器技术、微机接口技术、通讯技术等,各个系统拈在中央处理单元的控制下协调有序的进行系统工作。应用工业自动线设备进行生产是-种先进的生产组织形式,其大面积的应用可显著提高系统的可调整性,扩大工艺适用范围,提高设备的加工精度和自动化程度,并可同计算机等现代控制设备结合从而实现整体自动化车间与自动化工厂。

笔者针对 YP8035B加工自动线的三工位分拣单元,根据分拣单元在自动线中的控制功能要求,采用三菱 FX 2N 36blR型 PLC为中央控制处理器,以工件的是否金属和黑白色彩判断为依据,完成分拣控制系统的设计。

1 设备控制工艺要求YP8035B加工自动线是-套集成送料、加工、装配、输送和分拣功能单元的自动线设备,是-套典型自动线机械平台,系统各单元采用了气压传动、变频器传动、位置控制拈,各控制单元分别由-台PLC作为核心控制单元来承地制任务,并采用RS485通讯进行联网控制。

图 1 分拣单元的实物结构分拣控制单元的实物结构如图 1所示,其在YP8035B自动线中,主要对上-单元送来的已加工完成的、装配完毕的工件进行分拣,使黑白两色的工件依据金属和非金属套件的不同,从不同的料槽进行导向分流,其结构如图2所示。

二图 2 分拣单元结构示意图其整个分拣工艺要求:(1)输送带将搬运机械手传送过来的工件传送到人口处光电传感器进行检测,检测信号传送给PLC;(2)PLC启动变频器,带动传送带继续输送;(3)工件被输送到分拣传感器区域进行分拣;(4)如分拣检测到的工件为黑色 金属套件,则启动 1号推料气缸,将工件推入 1号料槽;如分拣检测到的工件为白色金属套件,则启动 2号推料气缸,将工件推入 1号料槽;如分拣检测到的工件为黑色/白色 非金属套件,则启动3号退料气缸,将工件推入 3号料槽。

2 控制系统原理分拣单元控制系统采用三菱FX 2N系列 PLC作为核心控制拈,配套采用三菱变频器控制三相异步电机带动输送带进行运转,采用增量式旋转编码器作为位置控制信号反馈,使用人口传感器信号为1”时作为系统启动信号,使用分拣传感器信号作为分拣气缸动作信号,控制系统的控制逻辑如图3所示。

收稿 日期-2013-01-09作者简介:张涛川(198j-),男,安微长丰人,讲师,硕士,研究方向为机械装备设计、自动化控制、现代加工制造技术。

105Equipment Manufacturing Technology No.4,2013图3 分拣单元控制逻辑图3 控制系统设计3.1 PLC地址分配及硬件选型根据设备的硬件情况,本控制单元的 PLC的地址分配及功能定义如表 1所示。

表 1 分拣单元 I/O分配表输人1 输出0 辅助继电器 M地址 定义 地址 定义 地址 定义XO 旋转编码器相 Y0 Rk变颡器低速信号 M2O 初始化正常标志位X1 旋转编码器B相 Yl RM,变频器中速信号 M29 前端有料标志位X2 编码器预留位 Y2 RH.变频器高速信号 M30 lT作正常标志位X3 前端人口物料检测 Y3 MRs,变额器输出停止信号 M3l 自芯金属标志位X4 分拣传感器金属检测 Y4 推料气缸 1 M32 白芯塑料标志位X5 分拣传感器黑白色检铡 Y5 推料气缸 2 M33 黑芯金属标志位X J2 绿色按钮.启动功能 Y6 推料气缸 3 jI34 黑芯塑料标志位Xl3 红色按钮.停止功能 Y7 黄灯 M40 停止标志位X14 蘑菇头按钮.急停功能 Yi0 绿灯 M50 急停标志位Y11 红灯Yl2 liES,变顿器复位信号Y16 STF.变顿器正转信号Yl7 STR,变颠器反转信号如表 1所示,本控制单元所需的输人点数为9点,输出为l4点,内部的辅助继电器为2点,为兼顾到设备的后续升级要求,需要将 PLC的输入输出点数预留lO 20%,故经过综合考虑,本控制单元所选取PLC型号为三菱FX 2N 36MR(继电器型)PLC,其输入点数为 l8,输出点数为 18,可以满足本控制系统的要求。

分拣单元对三相异步电动机的调速控制要求较为简单,只需要有-般的高中低三段速的控制要求,- 般的经济型变频器即可满足使用要求,故变频器选用三菱FR-E740-0.75K型号变频器,其额定电压为三相400 V,适用于三相电机容量为0.75 kW以下的电动机工作。

3.2分拣单元气动控制回路设计分拣单元气缸控制采用气动回路驱动,其控制回路的工作原理,如图4所示∝制回路统-由气站提供工作所需的压缩控制,经过汇流板分流至各工作气106缸回路,分拣单元的气动阀分别使用 3个二位五通电磁阀,以对应推料气缸 l、推料气缸 2、推料气缸3,1Y1、2Y1和 3Y1分别为控制 3个推料气缸电磁阀的控制端。

图4 分拣单元气动原理图3.3分拣单元 PLC程序设计本分拣单元的PLC控制程序如表2(指令表格式)所示。

表 2 PLC控制程序(指令表格式)0 LD M8002 02U)YO04 " ND T10 226 SETSl01 ZRSTMOM255 03MOV Kl D33O 780UTTIl K2 228 U)pM336 zIl s0 S255 08LDY005 ·绿灯状态 230ORpM34Ilm sr1DT100 09MOVK2 D330 81 U)PM20 232S髓 s20I6zR钉 c0C 5 14ID Y∞6 83 SETYO1O 234吼 so21 FM0VK0D300K100o l5MOV K3D330 84聊 M40 235LDM800023ANI醐 2OLDIYo04 85AND M3O 236I1STC25229AM YoQ5 2l ANIY∞ 5 86 238LDX∞ 330NIY006 22ANIY006 87 ANDP M80l3 23qANIM403l SETM20 23MOV K0D330 89 SETY0lO 2加 SETM29触摸屏程序 作状态显示) 28DY016 90 241 U)M2932U)PM20 29M0V Kl D340 91 ANDF M8013 2420UT TOKl534MOVKI D300 34LDIY0I6 93 RSTYO10 245 LD1U竹 LDM30 35MOV KOD3柏 94LDM40 246 SETY00l40MOVK2D30o ·高速计敷器激话 95M 247RSTM2945LD S40 40 LD M8∞ O 96ANDP M8013 248 SET Y0l646M0V K3 D300 41 0UT C252 KlO000 98Sl Y0lt 249 SETS15l LD hl50 ·急停红灯状态 99M 25I STL SI52M0VK5 D30o 46LDX014 00 ANDF M8013 252 U)>C252 K35o:·装料台检测 47ORM114 .02 RsTY0I1 257 lIST Y01657IDXO03 48 OUTM50 lT作停止 258 S盯 S258MOV K1 D310 49D M50 ∞3 U)PXOl3 26o STL S263U)IX003 5OZR钉 Y000 Y017 o50RPMI13 261 U)M800064MOVKOn,0 55zRsTs0S00 107SErM40 262 0IJTTK J069U)M31 60 RSTM20 08嘟 Y0lO 265 U)Tl70MOV K1 D320 6l RsTM40 :09RsTM30 266MPs75U)hI32 62RsTM30 -工作启动 267ANDXOO476M0V K2D320 63 L)M50 l0U)PX012 268 AND X0∞ 81U)M33 64 120RPM ll2 269 SET M3182舯 VK3D320 6jANf" 0 :14ANIM30 270 MRD87LD M34 66 SETY0ll :I5 SETM30 271 ANIX0O488M0V K4D320 67MRD l6 SETS0 272 NDX00593U)IM31 68ANDP TIO l8RSTM40 273 S订 M3294ANIM 32 70 RSTYOl1 l9 RSTY0l1 274 MRD95ANIM 72ANITl1 20I P M3l 275 AND XOO496ANIM34 73O T10 K2 22SETS3 276 ANIX97M0V K0D320 76MPP 24U)PM32 277 S盱 M3371MRD 278 MPP4 结束语PLC作为当前主流的工业控制拈,可靠性高,功能强大,可以满足-般的中小型设备的控制要求。本文采用三菱 FX2N系列 PLC,设计 PLC程序,通过对工件的黑白两色识别和金属与非金属的判断,驱动气动执行机构进行装配工件的分组检料,实现了控制要求,并可对于同类的自动线分拣控制程序设计提供参考。

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