一個單人防差錯工作站電控系統(tǒng)設(shè)計

徐思源

摘 要：設(shè)計了一套適應(yīng)多種同類產(chǎn)品的單人操作防差錯工作站電控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能是根據(jù)輸入的產(chǎn)品型號，確定工件取放的順序；可監(jiān)測輸入工件的數(shù)量；記錄各個品種的使用數(shù)量和批次；記錄工人組裝順序；通過監(jiān)測取放工件的時間和工件盒重量的變化情況，判斷可能的存在的誤操作行為，通過語音播放提醒操作者注意；對出現(xiàn)錯誤取放工件的情況，進行語音和聲光報警處理。本文就其設(shè)計思想、工作原理、控制方案、程序設(shè)計等要點進行闡述。

關(guān)鍵詞：單人防差錯工作站 誤操作 語音提醒

中圖分類號：TM623 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0037-02

Abstract：The electric control system of the single error-proofing workstation was designed for adapting to many varieties of the same kand of products.The systems function include determining the pick-and-place sequence of parts through inputting the product type and include monitoring the quantity of parts and recording the used quantity of parts 、 recording the production orders 、 recording the assembly sequence of operator and include providing alarm for the error operation with voice and sound-light through monitoring the pick-and-place time of the part and the weight of the workpiece box. The design idea and the working principle and the control scheme and the programming was discussed.

Key Words： Single error-proofing workstation； Error operation； Voice alerts.

隨著社會對產(chǎn)品成本降低、產(chǎn)品質(zhì)量提高、產(chǎn)品更替快速、產(chǎn)品制造周期縮短等需求日趨迫切，對產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性的要求跟著不斷提高。防差錯工作站由控制管理工控機、控制plc、各個品種工件數(shù)量檢測傳感器、加工工具、組裝后檢測傳感器組成。本文設(shè)計的單人防差錯工作站電控系統(tǒng)，通過指示燈提示指引操作者取到正確的工件，并判斷抓取工件的準(zhǔn)確性，保證產(chǎn)品的安裝無遺漏，并可將工件數(shù)量、工件組裝順序、各個傳感器的變化值和各個工件抓取和安裝耗費時間發(fā)給控制管理工控機，用于追溯和統(tǒng)計計算。

1 系統(tǒng)組成與功能分析

設(shè)計防差錯工作站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

指示燈提示貨架部件主要由提醒正確取貨位置的光柵、工件檢測秤傳感器、工件盒、工件盒范圍檢測光柵等組成。操作員按照提醒正確取貨位置的光柵的指示抓取工件，控制系統(tǒng)記錄工件抓取前后的相應(yīng)取貨位置的重量，以及工件的抓取時間。控制系統(tǒng)根據(jù)重量變化和工件抓取時間判斷抓取的正確性，避免誤碰引起的報錯提示。當(dāng)未按指引提示抓取工件時，語音提示并且聲光報警。

工具掛架部件主要由工具檢測力傳感器、工具掛件、工具掛架上的提示指示燈組成。操作員按照提示燈指示抓取工具對工件進行加工，加工完成后，將工具放回工具掛架，當(dāng)放錯位置時，控制系統(tǒng)觸發(fā)聲光報警。

裝配臺部件由提醒正確取貨位置的光柵、工件檢測秤傳感器、工件安裝夾具等組成。用于提示是否進行裝配，控制系統(tǒng)記錄每個工序裝配過程中的重量變化值。

防錯工作站系統(tǒng)布局圖，如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

防錯工作站系統(tǒng)的控制框圖如圖2所示，硬件主要由研華工控機、omron nj301型plc、ethercat站點、各個傳感器、光柵組成。圖中ethercat站點均由模擬量、數(shù)字量i/o輸入輸出模塊組成。

2.1 防錯工作站系統(tǒng)的工作要求

（1）指引操作者抓取工序工件或工具，放入指定的位置。

（2）當(dāng)控制系統(tǒng)判斷操作者違反安裝順序時，聲光報警提示操作者，確認后繼續(xù)進行工序的安裝。控制系統(tǒng)具有誤碰判斷功能。

（3）記錄操作情況包括中斷操作和確認操作。

（4）記錄操作過程中各工序傳感器的變化情況。

（5）控制系統(tǒng)判斷工件抓取情況，不確定工件是否抓取和安裝時，只進行語音提示。

（6）工作流程為。

操作員觸碰取工件位的指引光柵→記錄當(dāng)前時間、工序號和開始記錄傳感器的值→操作員離開指引光柵 判斷是否為操作員誤碰→記錄當(dāng)前時間，結(jié)束記錄傳感器的值→按照指引放置工件到裝配位置→操作員觸碰裝配位指引光柵→判斷是否為操作員誤碰→記錄當(dāng)前時間、工序號和開始記錄傳感器的值→操作員離開裝配位指引光柵→按照指引進行下一步操作。

2.2 核心器件

控制plc采用omron nj301-1100，具有以太網(wǎng)通訊接口

NX 數(shù)字輸入單元I/O輸入模塊采用omron GX-ID1618 NPN輸入

NX數(shù)字輸出模塊采用omron GX-OD1618 NPN輸出

NX 模擬量輸入模塊采用omron GX-AD0471

2.3 傳感器的選用

本系統(tǒng)中力傳感器用于檢測掛架的重量的變化，秤傳感器用于檢測工件或加工工件受力的變化。指示光柵用于提示在正確的位置操作，并且作為工序加工的順序判斷。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

防錯工作站系統(tǒng)是順序控制。所以plc采用步進順控指令編程。plc控制程序包括初始化程序、復(fù)位程序和自動運行程序。研華工控機程序分為初始化程序，狀態(tài)監(jiān)測程序、狀態(tài)分析處理程序、數(shù)據(jù)庫讀寫程序、語音播放程序。

啟動時系統(tǒng)的裝配位置沒有工件并且系統(tǒng)處于第一工序狀態(tài)，啟動后操作員不斷裝配生產(chǎn)，工作完成后，按下停止按鈕，使系統(tǒng)處于待機等待狀態(tài)。

4 結(jié)語

防錯工作站主要應(yīng)用于多品種同類產(chǎn)品的手工裝配工作中，控制plc通過工控機獲取產(chǎn)品的名稱，進行產(chǎn)品加工導(dǎo)引，有效的保證了零件的裝配順序。通過檢測取料架工件盒和裝配工裝的重量的變化情況和取料時間的評估判斷，提醒操作者注意可能發(fā)生的問題，有效的減少了漏裝和錯裝情況的發(fā)生。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于產(chǎn)品裝配線上，結(jié)果表明性能穩(wěn)定，效果很好，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

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