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HOLLiAS LM小型PLC在多工位雙面軸承加脂加蓋機中的應(yīng)用

時間:2009-02-04 11:21:39來源:zhangting

導語:?本文介紹了HOLLiAS® LM系列PLC在軸承加脂加蓋機中應(yīng)用,通過標準MODBUS協(xié)議進行上、下位機通訊,實現(xiàn)了一體化控制。
摘要 :本文介紹了HOLLiAS® LM系列PLC在軸承加脂加蓋機中應(yīng)用,通過標準MODBUS協(xié)議進行上、下位機通訊,實現(xiàn)了一體化控制。采用操作數(shù)循環(huán)移位指令編程技術(shù),可任意選擇各工位開或關(guān),實現(xiàn)了對不合格產(chǎn)品自動檢測和篩選功能,完成高速流水線下的軸承加脂加蓋工序。 關(guān)鍵詞 PLC;循環(huán)移位;軸承加脂加蓋機 1 引言 軸承加脂加蓋機器是軸承加工行業(yè)的主要設(shè)備,集機、電、氣等技術(shù)于一體,主要用于單面蓋、雙面蓋、鐵蓋或橡膠蓋的成型加工。軸承加脂加蓋生產(chǎn)流水線機械結(jié)構(gòu)復雜,工位比較多,實際生產(chǎn)中要求工位可靈活選擇設(shè)定,并能及時檢測生產(chǎn)中的故障進行停機排查。傳統(tǒng)的軸承加脂加蓋機器控制系統(tǒng)通常采用繼電器接觸器控制,但由于繼電器系統(tǒng)線路復雜、故障率高、維修工作量大,導致系統(tǒng)控制精度低、控制靈活性差、操作不直觀,故很少能實現(xiàn)單雙面可選,加脂加蓋在一條生產(chǎn)線上同時進行。為此,本文采用可靠性高、靈活性好的PLC作為系統(tǒng)的主控元件,并采用觸摸屏對系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置和故障監(jiān)控,提高系統(tǒng)的自動化程度。 2 雙面軸承加脂加蓋機介紹 2.1設(shè)備組成 [align=center] 圖1軸承加脂加蓋設(shè)備實物圖[/align] 如圖1所示,軸承加脂加蓋設(shè)備實物圖。多工位雙面軸承加脂加蓋設(shè)備,主要由機械系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。 機械系統(tǒng)主要有上料裝置、工位送料裝置、注脂、脂檢、加蓋、壓蓋、蓋檢、旋轉(zhuǎn)翻身裝置和均脂裝置等組成。上料裝置采用圓盤供料和PU帶傳送上料。工位送料采用夾持式送料方式,避免了軸承的磕碰傷。注脂采用非接觸式注脂定位技術(shù),保證了在注入油脂時注脂頭不接觸保持架。采用工業(yè)視覺系統(tǒng)進行油脂透光檢查,可檢查出保持架不良品。加蓋采用串料桿上料方式,可適應(yīng)鐵蓋或塑蓋。壓蓋采用氣液增壓缸壓蓋,通過可設(shè)定上、下限的線性電位器進行蓋平面高度檢查。翻身采用步進驅(qū)動定位技術(shù),保證每次完成180度工件旋轉(zhuǎn)。勻脂采用時間長短可調(diào)的旋轉(zhuǎn)均脂方式。 氣動控制系統(tǒng)采用自適應(yīng)式氣液增壓技術(shù),在壓頭和防塵蓋接觸后加力實現(xiàn)無沖擊靜力壓蓋,壓蓋力連續(xù)可調(diào)。 電氣控制系統(tǒng)采用和利時公司PLC控制器和觸摸屏人機界面,可進行各種故障自動識別,自動聲光報警,自動停機保護。 2.2工位選擇工藝原理 完整的雙面軸承加脂加蓋生產(chǎn)流水線依次要進行送料、加脂、脂檢、空操作、A面加蓋、空操作、A面蓋檢、A面壓蓋、翻身、空操作、B面加蓋、空操作、B面蓋檢、B面壓蓋、刪除和均脂等16個工位動作,其工序過程如圖2所示。只有前一個動作檢測執(zhí)行成功,后面才能執(zhí)行,如果前面動作執(zhí)行不成功,則對應(yīng)此產(chǎn)品的后面工位均不執(zhí)行,并且執(zhí)行不成功的這個不良產(chǎn)品將一直移到刪除工位進行刪除。例如:產(chǎn)品脂檢不合格,則后面工位均不動作,移至刪除位刪除不良品。 [align=center] 圖2 工序流程圖[/align] 各工位開或關(guān)選擇有兩種模式: (1)觸摸屏內(nèi)手動選擇 各工位開或關(guān)可在觸摸屏內(nèi)修改。比如,在觸摸屏內(nèi)設(shè)定‘是否需要加脂’這個條件,設(shè)定為加脂則執(zhí)行加脂程序,設(shè)定不加脂則加脂程序不執(zhí)行,依次類推,直至均脂。 (2)自動循環(huán)過程自動選擇 自動循環(huán)過程各工位除了要根據(jù)觸摸屏內(nèi)設(shè)定的工位選擇條件執(zhí)行外,還要依賴脂檢、蓋檢的結(jié)果自動選擇后續(xù)工位是否執(zhí)行。譬如,如果某產(chǎn)品做A面蓋檢后發(fā)現(xiàn)不合格,則此不良品移至后續(xù)的工位時,動作都不執(zhí)行,在刪除工位進行不良品刪除。 3 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計 3.1 PLC介紹 3.1.1 PLC工作原理 PLC工作方式又掃描方式和中斷方式,所謂掃描方式是周而復始的執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期,其掃描的工作過程如下: (1)讀輸入:將物理輸入點上的狀態(tài)復制到輸入過程映像寄存器中。 (2)執(zhí)行邏輯控制程序:執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲在變量存儲區(qū)中。 (3)處理通訊請求:即執(zhí)行通訊任務(wù)。 (4)執(zhí)行CPU自診斷:檢測固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。 (5)寫輸出:在輸出過程映像寄存器中存儲的數(shù)據(jù)被復制到物理輸出點。 中斷方式是指當中斷事件發(fā)生時則立即執(zhí)行一次相應(yīng)的中斷服務(wù)程序,不受掃描周期的影響,響應(yīng)速度快,從而進一步提高了PLC控制的可靠性。中斷事件不發(fā)生時,不掃描中斷服務(wù)程序,這樣可以節(jié)約掃描時間,減少掃描周期。 3.1.2 PLC特點 (1)PLC邏輯判斷和控制能力強,抗干擾能力強,可靠性好。PLC從硬件上采用隔離、濾波措施有效地抑制和消除了干擾。 (2)擴展性和柔性好,且可移植性好,在不改變硬件的情況下,只改變軟件的程序就可以實現(xiàn)不同的功能。 (3)編程語言豐富,可以采用不同語言編寫程序,HOLLiAS® LM系列PLC支持6種編程語言,包括:梯形圖(LD)、指令表(IL)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、功能塊圖(FBD)、順序功能圖(SFC)和連續(xù)功能圖(SFC)。給編寫程序帶來很大方便。 3.2 監(jiān)控系統(tǒng)方案 16工位雙面軸承加脂加蓋機器的電氣控制系統(tǒng)是整機系統(tǒng)的一個重要組成部分,其中各工位的開或關(guān)選擇是保證控制系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵所在。根據(jù)各工位的具體控制要求,本文采用可編程控制器和觸摸屏相結(jié)合的控制方案。其中PLC完成對各工位接近開關(guān)、傳感器信號的采集和邏輯運算,實現(xiàn)對各電磁閥、步進電機等輸出裝置的動作控制;觸摸屏實現(xiàn)各種參數(shù)的設(shè)置、顯示以及故障報警。 3.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 [align=center] 圖3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[/align] 分析設(shè)備工藝要求,系統(tǒng)需要36路數(shù)字量輸入,25路數(shù)字量輸出和2路模擬量輸入,同時需要一點高速脈沖輸出實現(xiàn)步進電機運動控制。系統(tǒng)選用和利時公司的LM 系列可編程控制器LM3106A、LM3210、LM3212、LM3221和LM3310實現(xiàn)控制。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。 LM3106A本體集成14通道24VDC輸入, 10通道晶體管輸出,可連接4個擴展模塊。具有2點100KHz高速脈沖輸出,一個RS-232串行通訊接口,支持Modbus RTU從站協(xié)議,可與和利時觸摸屏進行串口通訊。 LM3210是8通道數(shù)字量輸入擴展模塊,LM3212是16通道數(shù)字量輸入擴展模塊,M端為模塊各自的外接DI公共端,可接24VDC傳感器電源的正端或負端,以適應(yīng)源型\漏型的DI。 LM3221是16通道晶體管輸出擴展模塊,輸出額定負載電壓為24VDC。 LM3310是4通道的模擬量輸入擴展模塊,4個通道可獨立配置為0-10V標準電壓信號輸入或者0-20mA、4-20mA可選標準電流信號輸入。 觸摸屏選用和利時公司5.7″彩色顯示屏。 4 程序設(shè)計 4.1 主站程序設(shè)計 觸摸屏主要實現(xiàn)人機交互,對軸承加脂加蓋機器進行工位開或關(guān)選擇,負責系統(tǒng)的在線監(jiān)視、控制、調(diào)試、維護。完成數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析和操作保護三類功能,可分為以下幾個方面: (1)參數(shù)設(shè)定、實時數(shù)據(jù)的收集處理和顯示及命令控制界面,如圖4所示。 (2)為保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性,對于某些特殊的控制參數(shù)設(shè)有多級密碼保護功能,以確??刂茀?shù)及系統(tǒng)的安全性。 (3)實現(xiàn)系統(tǒng)手、自動控制,即達到系統(tǒng)的自動控制,又便于設(shè)備的調(diào)試與維護。 (4)具有報警和故障顯示功能,對系統(tǒng)達到預警提示及安全控制的功能。如圖4-圖7。
4.2 PLC程序設(shè)計 4.2.1 PLC應(yīng)用程序 根據(jù)多工位雙面軸承加脂加蓋機工作過程對控制系統(tǒng)提出的要求,整個PLC應(yīng)用程序分公共程序、手動模式程序、自動模式程序、工位控制程序和報警程序。 (1)公共程序主要對系統(tǒng)工作參數(shù)進行設(shè)定,實現(xiàn)良品和不良品的計數(shù)統(tǒng)計。 (2)手動模式程序可單獨進行各工位的開或關(guān)選擇設(shè)定,并可以單獨對各工位進行動作測試,全部為點動。在自動模式運行前,需要先在手動模式下進行設(shè)備初始化操作。 (3)在自動循環(huán)模式下,按啟動按鈕,每次檢測到有送料信號時,產(chǎn)品在流水線上的每個工位進行移位傳遞,完成要求的工位動作和檢測,如此循環(huán)。 (4)工位控制程序是整個系統(tǒng)的核心,根據(jù)觸摸屏上工位開或關(guān)的設(shè)定和自動過程中脂檢和蓋檢的結(jié)果,控制各工位16位操作數(shù)相應(yīng)位置1或0,執(zhí)行循環(huán)移位,以實現(xiàn)對各工位動作的控制。 (5)報警程序進行包括設(shè)備運行不到位超時、產(chǎn)品在流水線積壓、缺料等各種故障自動識別,自動聲光報警,觸摸屏顯示,必要時進行自動停機保護。 4.2.2 工位選擇控制編程思路 此生產(chǎn)線一共有16個工位,可以對應(yīng)定義16個16位的word型掉電保持區(qū)操作數(shù)%MW300-%MW330,分別對應(yīng)各工位的控制位:1號%MX300.0,2號%MX302.1,3號%MX304.2,4號%MX305.3……15號%MX329.6,16號%MX331.7。1號送料工位裝有光電傳感器,通過該傳感器對16個操作數(shù)進行移位控制,每次1號工位檢測到新送過來一個產(chǎn)品,做一次移位,把工件位置確定下來。在需要檢測工作的位置也就是3、7和13號位置裝有檢測傳感器,產(chǎn)品檢測到不合格時,將各操作數(shù)對應(yīng)此檢測位置的控制位置0,那么當移位到各工位控制位時,就不執(zhí)行工位操作。 例如:0000,0000,0000,0001表示第一個產(chǎn)品剛進來,當這個產(chǎn)品走到工位4,操作數(shù)是0000,0000,0000,1111,此時若脂檢工位(工位3)有不合格檢測信號則將各操作數(shù)的第3控制位%MXm.2均置0,操作數(shù)是0000,0000,0000,1011,下一個新產(chǎn)品送到移位后操作數(shù)是0000,0000,0001,0111,此時%MXm.3位(4號工位控制位)是0,則4號工位不執(zhí)行工位動作。依次類推,直至此不合格產(chǎn)品最終在刪除工位進行刪除。 5 結(jié)語 將PLC和觸摸屏應(yīng)用于16工位雙面軸承加脂加蓋機控制系統(tǒng),可集中處理工藝要求的復雜邏輯,能實現(xiàn)加脂加蓋可選、單雙面可選、工位可選以及設(shè)備運行中故障報警及時停機,控制靈活,極大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和控制精度,從而使軸承成品的質(zhì)量也隨之提高。系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中,得到了較好的驗證,有較好的市場前景 參考文獻 [1] PLC在球面軸承外滾道超精機中的應(yīng)用》,黃現(xiàn)蓮 王福平,中國機械傳動。 [2]《HOLLiAS LM系列小型一體化PLC硬件手冊》,北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,2008 [3]《HOLLiAS LM系列PLC軟件手冊》,杭州和利時自動化有限公司,2008 [4]《HOLLiAS LM系列小型一體化PLC指令手冊》,杭州和利時自動化有限公司,2008

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