基于PLC的自動擰螺釘機控制系統設計

周平

（江西工程學院，江西新余338000）

基于PLC的自動擰螺釘機控制系統設計

周平

（江西工程學院，江西新余338000）

介紹了以西門子S7-200 PLC為核心的自動擰螺釘機控制系統。給出了自動擰螺釘機的氣動設計、伺服電機設計、PLC設計。該機具有很好的可擴展性，應用效果良好。

PLC；螺釘；伺服控制

0　引言

螺釘是工業產品的一個零件，其規格多樣，傳統擰螺釘主要依靠人工，效率低，靈活性差，本文基于裝配模塊化、自動化的理念，介紹基于PLC的自動擰螺釘機設計。

1　自動擰螺釘機結構

自動擰螺釘機的主要工作過程概述如下：當檢測到需進行螺釘裝配的產品到位后，經止動氣缸將其鎖緊，通過氣閥將螺釘從氣管中導入，裝配工作臺移動定位，升降氣缸帶動伺服電機向下運動到位后，伺服電機驅動螺刀將螺釘擰緊。其主要結構如圖1所示。

圖1　擰螺釘機主要結構圖

2　自動擰螺釘機氣動控制設計

擰螺釘機工件夾緊、電機升降、螺釘導入主要由氣壓控制完成。托盤帶工件下行至本工位時，電感式傳感器檢測托盤，發出控制信號，由止動氣缸夾持工件，指示燈亮。啟動吸氣閥，導入螺釘。待裝配臺伺服定位后升降氣缸帶動伺服電機下降，電機轉動螺刀緊固螺釘。氣動原理如圖2所示。

3　擰螺釘伺服電機控制設計［1-2］

采用伺服電動機驅動螺刀將螺釘擰緊，伺服電動機由伺服驅動器、電動機機體、編碼器等組成。

圖2　氣動原理圖

由計算得知擰螺絲的扭矩較小，選用松下電器的MQMA042A型伺服電機及與其配套的伺服放大器MQDA043A。該型伺服電機額定轉矩1.3 N·m，最大轉矩3.82 N·m，矩頻特性能滿足系統要求。

伺服電機控制模式有三種：位置控制、速度控制、轉矩控制。系統采用位置控制模式。其伺服控制器控制接線如圖3、4所示。

圖4　伺服電機控制接線圖

4　自動擰螺釘機控制PLC I/O分配［3］

擰螺釘機控制PLC選用S7-200（CPU226），輸入端和輸出端接線圖如圖5、6所示。

圖5　PLC輸入端接線圖

圖6　PLC輸出端接線圖

5　自動擰螺釘機PLC控制流程

擰螺釘單元主要完成對行程開關擰螺釘的裝配，采用PLC控制，其控制流程如圖7所示。

圖7　自動擰螺釘機PLC程序流程圖

6　結束語

利用PLC對擰螺釘機進行自動控制，系統的硬件結構簡單，可靠性大大提高，且節省了成本，使螺釘裝配的生產效率得到提高。

［1］松下電器公司.交流伺服電機驅動器使用說明［Z］.2005.

［2］趙蘊懿，李金萍.螺釘裝配及防松技術［J］.航天制造技術，2008（5）：45-47.

［3］西門子公司.S7-200可編程控制器系統手冊［Z］.2005.

［4］唐曉茜.多傳感器螺栓預緊檢測方法研究［D］.杭州：浙江工業大學，2009.

［5］陽憲惠.現場總線技術及其應用［M］.北京：清華大學出版社，2000.

Design of Automatic Screw Machine Based on PLC

ZHOU Ping
（Jiangxi College of Engineering，Xinyu338000，China）

The paper introduces the Siemens S7-200 PLC as the core of automatic screw machine control system.Then gives out the design of pneumatic，PLC and servo motor，this machine has a good scalability，the actual application effect is good.

PLC；screw；servo control

TP273

A文獻標識碼：1009-9492（2015）12-0114-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.032

周平，男，1970年生，山東文登人，碩士，副教授。研究領域：自動化及機電技術。

（編輯：向飛）

2015-06-26