1前言

我校自主研發(fā)的自動化生產(chǎn)線是一套基于PLC控制的教學(xué)系統(tǒng),也是一套模塊化的生產(chǎn)實訓(xùn)系統(tǒng)。它集電氣控制、PLC應(yīng)用、傳感器和氣動等多種技術(shù)于一體,由自動上料、傳輸檢測、真空分揀、顏色分揀、位置調(diào)整、配件供給和裝配下料等七個工作站組成。自動上料站的功能是為其它工作站提供工件。工件由氣動機械手抓取,經(jīng)平移,升降,擺動等動作,放到輸送帶上,然后回歸原位。

2系統(tǒng)的硬件設(shè)計

自動上料模塊是整個自動生產(chǎn)線系統(tǒng)的起始單元,主要由工件裝料管和推出裝置、支架、閥組、端子排組件、PLC、按鈕、走線槽及底板等組成。主要功能是將放置在料倉中的工件自動推到物料盤上,以便使輸送單元的機械手將其抓取并輸送。具有手動、自動兩種操作方式。在操作前應(yīng)確保上料盤有料。

2.1動作過程

上料單元主體是一個轉(zhuǎn)動的料盤,料盤上設(shè)置兩個管形料倉。在料盤口對應(yīng)上料的位置安裝了一個漫反射光電開關(guān),功能是檢測料盤口中有無儲料。當(dāng)工件到達料盤口時,光電開關(guān)檢測到有工件存在,便向系統(tǒng)提供本單元物料盤有工件的信號。在輸送單元的控制程序中,就可以利用該信號狀態(tài)來驅(qū)動機械手裝置來抓取此工件,送到傳輸帶上。料倉中的工件在重力的作用下,自動向下移動一個工件,為下一次抓取工件做好準(zhǔn)備。若當(dāng)前料盤口中無工件,料盤將在程序控制下轉(zhuǎn)動到料盤口中繼續(xù)檢測。直到兩個料盤口均無工件,料盤停止轉(zhuǎn)動。

2.2氣動回路設(shè)計

氣動控制回路是本工作單元的執(zhí)行機構(gòu),由氣動機械手和上料轉(zhuǎn)盤組成,完成上料和取料。機械手在結(jié)構(gòu)上由兩個直線氣缸、一個擺動氣缸和氣爪組成。歸位狀態(tài)為:氣爪閉,平移缸退,升降缸落,擺缸0°。一個工作循環(huán):氣爪閉→氣爪開→升降缸升→平移缸進→氣爪閉→平移缸退→擺缸180°→平移缸進→升降缸落→氣爪開→平移缸退→升降缸升→擺缸0°。機械手可實現(xiàn)手臂平移、升降、擺動和氣爪的抓取動作,由安裝在氣缸上的磁性接近開關(guān)來檢測各氣缸的極限位置,進而通過PLC實現(xiàn)位置控制。5個二位五通的雙電控電磁閥集中安裝在匯流板上,控制機械手的手臂進行平移、升降和擺動控制及上料盤的轉(zhuǎn)動動作。

2.3PLC控制

在上料單元中,檢測氣缸位置的磁性開關(guān)、檢測料盤口有無工件的光電開關(guān)、傳輸帶擁堵檢測傳感器和控制按鈕,PLC共需14個輸入端子接收外界信號。電磁閥控制的輸出動作、故障信號和標(biāo)志信號共需13個輸出端子。選用西門子S7-300主單元,可以和從站之間交換信息。其I/0接線原理如圖1所示。

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計

PLC梯形圖程序的設(shè)計方法有經(jīng)驗法和順序控制法兩種。順序控制設(shè)計法的基本思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步,用編程元件(例如存儲器位M)來代表,在任何一步內(nèi)各輸出量的狀態(tài)不變。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件,它可以是外部的輸入信號,如按鈕、限位開關(guān)的通斷等。也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號,如定時器和計數(shù)器的觸點信號。