基于PLC的整流桥装配生产线的控制研究

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Research on Rectifier Assembly Production LineBased on PLC ControlWANG Cong ，WANG Xiao ming(1.MechanicalEngineering＆AutomationCollege，LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001，China；2.Jinzhou Mechanical and Electrical Engineering School，Jinzhou 121000，China)Abstract：Ihe PLC control system was developed for the bridge rectifier assembly line.The linewhich 4 stations，can finish the rectifier bridge assembling，the rectifier bridge bolt pressing，welding，testing.It was controlled by PLC to realize the automation of the assembly process of the bridge rectifierThe running system shows that the control system of rectifier bridge assembly production line based onPLC is safe and reliable，which has advantages of simple operation，stable operation，it not only cansimplify the process，reduce labor cost，but also can optimize the design of automation assembly line，increase productivity and improve the production efi ciency， at the same time provides the ideas fordesign and application of other assembly line。

Key words：PLC；Auto-control；assembly lines随着我国汽车产量和需求量的不断扩大，汽车零部件的生产也随之扩大。车用整流桥是与汽车发电机相配套的，用于将车用三相交流发电机产生的三相正弦交流电转变为直流电的电子产品。国内的整流桥装配生产线控制系统主要应用单片机或者DSP.可编程控制器 (PLC)抗干扰能力强，编程方便，运行可靠，兼容性强，完全满足工业控制的需要。因此本文采用 PLC控制整流桥装配生产线，利用 PLC控制生产线上各项运动，从而实现整流桥装收稿 日期：2013-01-30作者简介：王 聪(1983-)，女，辽宁锦州人，讲师，硕士生。

1 系统组成、工作过程、工作原理1.1 系统组成本文设计的整流桥装配生产线的机械部分主要由组装、螺栓压入、焊接、检测四个工位和传动链、周转平台、工装小车等几部分组成，如图 1.整流桥装配生产线由上下两条循环运行的传动链组成，采用白色尼龙条对其进行支撑，不仅对传动链第4期 王聪等：基于PLC的整流桥装配生产线的控制研究 265起到固定支撑的作用，而且摩擦力较小，减少设备的磨损。采用交流电动机带动水平传动链运行，专用工装小车位于水平传动链上，按顺序依次经过各个工位进行装配。其中，工装小车上下水平循环传动链，是由直流电动机带动的周转平台 (短传动链)完成接送的。运送空载工装小车的周转平台 (短传动链)的上下运动是通过导轨定位，由无杆磁性气缸牵引完成的。PLC接收变频器的故障信号及其他反馈信号，控制电机的启动停止及各电磁阀的开闭动作来完成对整个设备的 自动化控制功能。装有PLC 及其他电路设备的控制柜位于生产线后侧，系统运行过程中有应急用的急停按钮，分别位于前后控制面板上。按下急停按钮后，系统立即停止，再次启动时系统 自动复位。

) 轨网 网 /l工 夔，J 车I /直流电机 / 电 ⑧周转平台) ( )图 1 生产线示意图1.2 工作过程按下 自动生产线启动按钮，控制系统即发出传动链启动”指令，于是上下两条传动链同时启动，此时，空载工装小车 (如图 2)位于下条传动链上等待，磁性无杆气缸牵引周转平台向下，当周转平台处于导轨下端，此时 小车周转气缸上车传感器”向PLC输入信号，PLC给交流电动机的线圈输出信号，下条传动链开始匀速运行，空载小车到达周转平台上，此时周转平台上的传感器向PLC发出信号，PLC给直流可逆电动机的线圈发出信号，使得周转平台的短传动链停止正反转运行，PLC给电磁阀发出信号，气缸内杆动作，带动周转平台向上运动。小车载着工件依次经过组装工位、螺栓压入工位、焊接工位、检测工位，完成各工位任务，装配生产线的-个循环即结束。

图2 工装小车结构简图) (b 装 l、车l，r 、 )( o、) (为保证每个工位处的产品定位准确，位置控制问题非常重要，首先由感应型接近传感器确定工装小车是否到达工位，然后由前方阻尼器拦住工装小车、气缸顶起工装小车，使其暂时脱离传动链，后面的气缸再顶住工装小车起到固定作用。每个工位处，工装小车上有无产品需要通过光感接近开关来检测，其中光感接近开关与产品的距离是可调的。

1.3 工作原理以螺栓压入工位的自动控制过程为例，说明整流桥装配生产线的 PLC控制过程。

图3 PLC工作原理首先可以通过工位前侧的转换开关选择手动或自动模式，当选择手动模式，用于特殊情况的加工和设备检修；当选择自动模式，工装小车运行到曰圈圈266 辽宁工业大学学报(自然科学版) 第33卷该工位处，传动链导轨处的螺栓压入工位小车感应传感器确定工装小车的位置，工位旁侧的光感接近开关检测小车上是否有产品，当确定既有工装小车有载有产品时，PLC向电磁阀发出信号，首先阻尼器挡住工装小车，螺栓压入工位的顶起气缸动作，使得小车暂时离开传动链，同时螺栓压入工位的侧气缸夹紧小车，使其固定，然后该工位的压入气缸开始动作，完成螺栓压入工作。

生产线的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。本生产线中各工位的执行机构选用气动控制系统。气动驱动具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染、抗干扰性强及控制自由度高等优点。气动控制回路的工作原理见下图4。

图4 气动控制回路系统图工作原理：当小车到达磁性无杆气缸 1时，光电开关检测到并发出信号使电磁铁 1YA得电，磁性无杆气缸 1带动小车上行至传送带。当小车到达传送带并离开磁性无杆气缸 1，光电开关检测到并发出信号使电磁铁 1YA失电，气缸下行。当小车到达冲压位置时触碰到行程开关 1S，发出信号使电磁铁 2YA得电，抬起气缸上行。当抬起气缸上行至行程终点时系统压力升高，使压力继电器 1KP发出信号让 3YA得电，夹紧气缸夹紧。夹紧后压力继电器 2KP发出信号，使电磁铁4YA得电，冲压气缸下行。当冲压动作完成后压力继电器 3KP发出信号使电磁铁 4YA失电，冲压气缸上行。触碰行程开关 2S，发出信号使电磁铁 2YA3YA失电，夹紧气缸松开，抬起气缸下行。传送带带动小车到达磁性无杆气缸 2，光电开关发出信号使电磁 5YA得电，气缸带动小车下行。

2 控制系统硬件设计(1)指示灯。指示灯共 3个，分别为电源灯，正转运行灯、反转运行灯，位于前后控制面板上。

(2)开关按钮-关按钮共 l6个，首端急停按钮、末端急停按钮、电源启动开关、电源关闭开关、传动链运行启动按钮、传动链运行停止按钮、气压启动按钮、气压关闭按钮、组装工位完成按钮、组装工位故障急停按钮、螺栓压入工位手动转换开关、螺栓压入工位 自动转换开关、焊接工位手动转换开关、焊接工位 自动转换开关、测试工位手动转换开关、测试工位 自动转换开关。以上均为PLC的输入信号。按钮都安装在控制面板上。

(3)PLC选型。本系统选用三菱A1S系列PLC，它具有 l6点输入及 l6点输LH，从系统功能方面考虑，需要输入 40点和输出38点，所以选用 3组。

图 5 PLC接线图3 控制系统软件设计考虑到装配生产线的结构特点和技术要求，特殊情况需要手动调整，所以系统控制方式具有手动和自动两种，而且在设计中设置了首端急停按钮、末端急停按钮、组装工位故障急停按钮等环节，确保工作的安全性。

手动模式用于生产过程中的特殊情况：自动模式通过 PLC程序来实现对工作过程的控制，除组装工位外，它可以自动完成工件定位、螺栓压入、焊接、检测等工作的操作。

PLC的程序流程图如图 6所示4 系统运行结果实际运行表明，PLC控制的整流桥装配生产线不仅优化了设计工艺，而且生产效率明显提高。其中，螺栓压入的工作时间从原来的45 S左右减少到7 S左右，焊接过程所需时间由原来手工焊接的 60 S减少为 5 S左右。

目前我国汽车发电机用整流桥产品的生产企业大多数采用手工焊接工艺，未采用 PLC控制的装配生产线，所需生产人员较多，-般为 10多人，而本文研究的基于 PLC控制的整流桥装配生产线(如图7)，焊接采用 自动接触焊，流程自动化程度第4期 王聪等：基于PLC的整流桥装配生产线的控制研究 267较高，整条生产线只需要生产人员3人，节省人力资源约 70%以上，降低人工成本 70%以上，并且节省了大量的企业管理成本。

图6 PLC程序流程图图 7 生产线5 结 论该装配生产线自动化程度高，降低了人工成本，提高了生产效率。由于 PLC抗干扰能力强，安全可靠，功能完善，编程语言易学易用，操作简便，本文采用 PLC作为整流桥装配生产线的控制系统，可以适应不同厂家不同型号整流桥产品的装配需要。