保險管自動裝配控制系統設計

陳淑玲

摘 要：本文主要介紹了一臺熔斷器保險管自動裝配機的控制系統，通過對整個控制系統的流程分析，確定整個系統的輸入輸出點數、采用的控制方式，要求操作直觀方便，同時對本裝配系統進行了人機交互系統和PLC控制設計，并已在企業得以生產應用。

關鍵詞：裝配自動化 人機交互 PLC控制

學校按某企業要求開發一臺熔斷器保險管自動化裝配機控制系統。該系統主要完成保險管穿絲和焊帽兩個裝配任務。保險管的裝配過程共完成穿絲→左折絲、切絲、右折絲→壓帽裝配三個工序，其裝配過程如圖1所示。

二、控制系統設計

PLC在自動化控制領域應用非常普遍，本系統選用三菱PLC。選擇PLC型號時主要考慮控制功能、性價比、可擴展性、可操作性等因素。設定的輸入輸出點數估算PLC I/O點數需保留一定的擴展余量。根據保險管裝配系統工作過程要求，PLC設置5個輸入點，12個輸出點，其余部分輸入點可植入人機交互系統中，以節省資源。I/O點分配情況如下，輸入點5個：X0-步進或伺服電動機歸位原點、X1-轉盤感應檢測和計數檢測、X13-瓷管導軌檢測、X14-左帽蓋導軌檢測、X15-右帽蓋導軌檢測。輸出點12個：Y0-步進或伺服電動機脈沖輸出、Y1-瓷管振動盤、Y2-壓絲汽缸和步進或伺服電動機反轉、Y4-右帽蓋振動盤、Y5-左帽蓋振動盤、Y6-轉速運行、Y7-送瓷管氣閥、Y10-左壓絲汽缸、Y11-左折絲汽缸、Y12-切絲汽缸、Y13-右壓絲汽缸、Y14-右折絲汽缸。

綜合各種因素考慮，保險管裝配系統選用三菱FX1N-40MT-001，輸入點24，輸出點16的晶體管輸出型PLC，能夠有足夠的余量，可以滿足設計控制要求。根據PLC的硬件分析設計I/O連接圖和主電路如圖3和圖4所示。

我們根據控制系統總體要求和具體情況進行PLC軟件設計，畫出控制流程梯形圖。根據裝配過程，完成自動穿絲和壓帽工序，主要有以下四個工步及梯形圖如下。

第一，當光電開關檢測到振動盤有料時，系統啟動送料機構，將空保險管送至穿絲位置，保險帽經導軌進入壓帽位置。保險絲在壓絲汽缸和送絲機構的作用下自左向右穿過保險管到達左折絲擋板位置，送絲機構完成自動穿絲動作，如圖5所示。

第二，當左折絲擋板送絲到位后，左折絲擋板先完成壓緊保險絲動作并完成折絲動作。程序如圖6所示。

第三，左折絲動作完成以后，系統延時啟動切斷汽缸，完成切絲動作。當穿繞保險管的保險絲被切斷后，系統執行右側折絲動作。程序如圖7所示。

第四，當保險絲穿過保險管并左右被彎曲折疊后，系統完成了自動穿絲過程，然后由汽缸推動已穿絲保險管經軌道送至焊帽位置。當光電開關檢測到保險帽和已穿絲合格的保險管到達焊帽槽后，系統啟動焊帽機構完成焊帽動作。在焊帽動作完成后裝配合格的保險管掉入收料箱中。程序如圖8所示。

三、人機界面設計

PLC的人機對話窗口，利用觸摸屏HMI是一個非常好的選擇。只要設置好HMI與PLC的通信協議，不需要另外編制復雜的通信程序。在組態HMI的界面程序時，只要將畫面元件訪問地址設定為相應的PLC內的數據寄存器，兩者即建立相關聯系。本設計選用觸摸屏為顯控SAMKOON，型號為SA-5.7C。

本自動裝配要求有連續自動控制和手動控制兩種操作方式。當選擇自動運行模式時，系統自動完成各工步連續操作并實現循環加工。當選擇手動調試加工時，每一步都要按下相應工步按鈕才能執行，如圖9所示。

1.手動模式

手動操作主要應用于保險管裝配流程的調試和自動生產調整時的相關設置，在正常生產時無需手動操作。手動操作可以完成設備啟動、單個保險管穿絲、折絲、切絲壓帽等動作。手動操作可以選擇不同功能按鈕，完成單一動作或進行各相應裝配參數設置。

2.自動模式

自動裝配就是在正常裝配過程中無需人工操作，由系統的穿絲機構和送料的振動盤完成裝配的生產全過程。在自動模式裝配生產時，系統還設置了計數功能顯示，如圖10所示。

四、結論

PLC控制系統的工作可靠性還與正確的硬件線路設計、高質量的元器件、良好的工作環境、編制監控程序等因素有關，因此采取合理的布局、正確的配線，采取相應的抗干擾措施，可以提高系統的抗干擾能力，使PLC 控制系統的工作可靠性和穩定性得到很大的提高。實踐證明，本保險管自動裝配機性能穩定，操作簡單方便，已在企業投入生產，滿足了企業要求。

參考文獻：

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（作者單位：廣東省高級技工學校）