基于S7—200控制器的插螺釘機(jī)改造

徐丹杰

摘 要：該文主要針對(duì)基于西門(mén)子S7-200可編程序控制器控制的插螺釘機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)撞壞吸頭、插壞產(chǎn)品等問(wèn)題，在保護(hù)現(xiàn)有投資的情況下，以最經(jīng)濟(jì)可行的方案解決存在問(wèn)題，可以提供借鑒和參考。本文改造的插螺釘機(jī)作為典型的小型自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用于制造行業(yè)，它在各大領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線上配套使用取代了很多重復(fù)性繁重人力操作。

關(guān)鍵詞：插螺釘機(jī) 西門(mén)子S7-200 改造 氣缸

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0060-01

該文中的插螺釘機(jī)基于西門(mén)子S7-200 PLC控制的氣動(dòng)系統(tǒng)，主要控制的對(duì)象是氣動(dòng)回路，現(xiàn)在生產(chǎn)中的存在以下問(wèn)題：（1）螺釘吸頭時(shí)常被撞壞；（2）品有時(shí)被插裂；（3）產(chǎn)品測(cè)試?yán)Σ粔虻取ａ槍?duì)以上問(wèn)題提出改造方案，供有類似的小型自動(dòng)化設(shè)備提供借鑒和參考

1 改造方案

考慮成本、工期、原設(shè)備綜合情況，選擇改造方案。維持原有設(shè)備零部件，解決工作中出現(xiàn)以上的問(wèn)題，從分析機(jī)器的原工作流程、氣動(dòng)回路、PLC控制程序三方面入手。

（1）工作流程。

原機(jī)器的執(zhí)行器為：取料氣缸、水平送料氣缸、垂直工作氣缸以及氣缸前置吸盤(pán)，檢測(cè)裝置為氣缸位置的磁性開(kāi)關(guān)，整個(gè)機(jī)器工作過(guò)程一共劃分為7步，相應(yīng)順序關(guān)系對(duì)應(yīng)動(dòng)作分析如表1所示。

（2）氣動(dòng)回路。

原機(jī)器采用的是雙氣缸工作，垂直氣缸1為大氣缸，負(fù)責(zé)快速下降到位，垂直氣缸2為插接螺釘?shù)男飧祝?fù)責(zé)取料和插螺釘。小氣缸其前置吸頭，吸頭由銅制成，頂部吸孔很小，只有0.3 mm，由小氣缸驅(qū)動(dòng)同時(shí)負(fù)責(zé)取料和插螺釘，取螺釘和插螺釘?shù)牧Χ群瓦\(yùn)行距離是一樣的，而在插螺釘時(shí)下行必須有一定的力度，才能把螺釘插到塑膠產(chǎn)品的預(yù)定位置。由于取螺釘和插螺釘垂直運(yùn)行距離是一樣的，所以在進(jìn)行機(jī)械位置調(diào)整時(shí)，既要保證正常預(yù)熱（大氣缸下降位置準(zhǔn)確），又要保證插螺釘?shù)奈恢茫ㄐ飧紫陆滴恢茫⑺俣取⒘Χ群线m。同時(shí)還要適應(yīng)取螺釘?shù)男枰簿褪钦f(shuō)大氣缸回升位置要精準(zhǔn)，使小氣缸下降位置離取料點(diǎn)不能高，高了吸不到螺釘；也不能低，低了撞吸頭。機(jī)械調(diào)整難度很大。取料和插螺釘力度需求不一致且有機(jī)械位置調(diào)整、手工放螺釘位置、送料氣缸到位震動(dòng)產(chǎn)生螺釘位置等偏差，當(dāng)熱吸頭與冷螺絲相撞時(shí)很容易撞壞吸頭，導(dǎo)致吸不起螺釘，致使機(jī)器無(wú)法工作。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，可采用工業(yè)機(jī)器人打螺釘，但成本高，原有機(jī)器完全廢置。也可采用步進(jìn)或伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠來(lái)控制，但原有氣動(dòng)傳動(dòng)和檢測(cè)裝置需廢棄。現(xiàn)綜合成本、工期、原設(shè)備狀態(tài)提出了將原垂直運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)氣缸改為一個(gè)氣缸，原控制電磁閥由兩個(gè)改為三個(gè)電磁閥，其他硬件不變。

（3）PLC控制程序。

改造氣動(dòng)回路后，調(diào)整掉小氣缸的控制電磁閥，修改將原本垂直兩個(gè)大小氣缸的工作流程的程序部分修改即可，修改的參考PLC控制程序如下。

LD 啟動(dòng)狀態(tài)位：M0.1

LPS

AN 送料氣缸回位：M1.0

= 送料氣缸：Q0.3

LRD

LD 真空檢測(cè)：I0.5

A 送料氣缸原位：I0.2

O 送料氣缸回位：M1.0

ALD

= 送料氣缸回位：M1.0

LRD

LD 真空檢測(cè)：I0.5

O 取料延時(shí)：T41

ALD

TON 取料延時(shí)：T41， 10

LRD

LD 送料氣缸到位：I0.3

AN 取料延時(shí)：T41

O 快速下降：M1.1

ALD

= 垂直氣缸：Q0.0

LRD

A 送料氣缸回位：M1.0

A 氣缸返回傳感器：I0.4

= 快速下降：M1.1

LRD

A 快速下降：M1.1

LPS

AN 快速時(shí)間：T39

= 垂直氣缸調(diào)速1：Q0.1

LPP

TON 快速時(shí)間：T39， 30

AN 快速時(shí)間：T39

= 垂直氣缸調(diào)速1：Q0.1

LPP

TON 快速時(shí)間：T39， 30

LRD

A 快速時(shí)間：T39

TON 加熱時(shí)間：T40， 60

LRD

LD 加熱時(shí)間：T40

O 垂直氣缸調(diào)速2：Q0.2

ALD

= 垂直氣缸調(diào)速2：Q0.2

LPP

A 加熱時(shí)間：T40

TON 保壓時(shí)間：T38， 20

調(diào)整后的程序，修改T39和T40定時(shí)參數(shù)，可以調(diào)整插螺釘?shù)募庸に俣龋F(xiàn)在按此方法制造出來(lái)的機(jī)器，即可達(dá)到柔性取料，不撞壞吸頭，又能隨意調(diào)整插螺釘位置、速度和力度，不受取料高度的限制。同時(shí)，拆下的短氣缸還可用于熱鉚機(jī)、熱壓機(jī)等上面。

2 應(yīng)用及推廣

經(jīng)過(guò)改造的機(jī)器，通過(guò)在北京及廣州工廠的使用，使吸頭報(bào)廢率由原來(lái)1個(gè)/31K減少到1個(gè)/1132K，產(chǎn)品合格率由原來(lái)的92%提高到98%，噪音小，運(yùn)行快速穩(wěn)定，從而在北京及廣州工廠得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。除此之外，這種控制方法還在手動(dòng)熱壓機(jī)、熱鉚機(jī)上得到了應(yīng)用，同樣取得了很好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

該文研究的這種控制方法，可以適應(yīng)類似設(shè)備上應(yīng)用，具有成本低，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性高，產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于取螺釘和插螺釘采用不同電磁閥和不同時(shí)間控制，使其既適應(yīng)了取料，又適應(yīng)了插螺釘?shù)男枰?shí)踐證明，這種控制方法，既保證了在取螺釘時(shí)不會(huì)撞壞吸頭，又可以在插螺釘時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量，在類似設(shè)備上具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] SMC產(chǎn)品手冊(cè).

[2] 西門(mén)子S7-200使用手冊(cè).

[3] 西門(mén)子S7-200編程手冊(cè).