PLC在機電一體化控制實(shí)訓臺中的應用

一、引言
光機電氣一體化控制實(shí)訓系統，系統由型材導軌式實(shí)訓臺；PLC模塊（FX2N-48MT晶體管輸出）；變頻器（FR-E740三相輸入功率0.75kW）模塊；電源模塊1個(gè)（三相電源總開(kāi)關(guān)帶漏電和短路保護）；按鈕模塊（開(kāi)關(guān)電源24V/6A 1只，急停按鈕1只）；觸摸屏；模擬生產(chǎn)設備實(shí)訓模塊（包含上料機構井式工件庫1件，物料推出機構1件，光電傳感器2只，磁性開(kāi)關(guān)2只，單桿氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只；皮帶輸送線(xiàn)（三相交流減速電機AC 380V，輸出轉速130r/min）；搬運機械手（單桿氣缸1只、雙桿氣缸1只、氣動(dòng)手爪1只、電感傳感器1只、磁性開(kāi)關(guān)5只、行程開(kāi)關(guān)2只、步進(jìn)電機1只、步進(jìn)驅動(dòng)器1只、單控電磁閥2只、雙控電磁閥1只）；分類(lèi)倉儲物料有金屬（鋁）4個(gè)，尼龍黑、白色各4個(gè)）；接線(xiàn)端子排、各種傳感器、警示燈和氣動(dòng)電磁閥等組成；可根據任務(wù)書(shū)中要求完成程序設計調試及相應的動(dòng)作要求。
二、摘錄任務(wù)書(shū)中難點(diǎn)部分要求
設備部件名稱(chēng)和位置如圖1所示。

圖1 設備部件名稱(chēng)和位置
1.動(dòng)作流程
上料機構推料氣缸將零件（金屬零件、黑色尼龍零件和白色尼龍零件隨機提供）推到存放料臺；機械手將零件從存放料臺搬運至物料傳送機構并經(jīng)傳送帶入料口到輸送線(xiàn)上，只有當傳送帶上的零件被送入料槽后，機械手才可以從入料口放入下一個(gè)零件。上料機構料筒內沒(méi)有零件時(shí)，黃色信號燈長(cháng)亮，設備暫停，放入零件后自動(dòng)啟動(dòng)。
在輸送線(xiàn)上的零件由相應位置的推料或導料裝置，經(jīng)出料槽分送到零件組裝機構進(jìn)行組裝，相應位置的推料或導料裝置將零件送入料槽后回原位。
2.零件分送要求
在位置A對應的出料槽分送到組裝機構的零件必須滿(mǎn)足是由*個(gè)是金屬零件，第二個(gè)白色尼龍零件，第三個(gè)是金屬零件排列成的套件。在位置B對應的出料槽分送到組裝機構的零件必須滿(mǎn)足是由1個(gè)白色尼龍零件和2個(gè)黑色尼龍零件組合成的套件。同時(shí)滿(mǎn)足位置A對應的出料槽和位置B對應的出料槽要求的零件，應優(yōu)先經(jīng)位置A對應的出料槽分送到組裝機構。
不滿(mǎn)足組合和排列關(guān)系的零件應導入位置C對應的出料槽。皮帶輸送線(xiàn)由位置A向位置C方向送零件時(shí)，三相交流異步電動(dòng)機以35Hz的頻率帶動(dòng)皮帶輸送機運行；皮帶輸送機由位置C向位置A方向送零件時(shí)，三相交流異步電動(dòng)機以25Hz的頻率帶動(dòng)皮帶輸送機運行。零件到達推出位置或被導入相應的料槽后，皮帶輸送機停止運行。依據動(dòng)作流程分配的PLC對應I/O口見(jiàn)表1。
 

表1 控制電路I/O分配表
3.程序設計思路
根據PLC編程規則對本動(dòng)作流程采取簡(jiǎn)單的順序設計，分析動(dòng)作要求轉化內容為：上料機構井式存料臺內檢測開(kāi)關(guān)檢測有料，且存放臺無(wú)料的情況下，送料氣缸推出；送料氣缸推出到
位檢測開(kāi)關(guān)有信號停頓1s，送料氣缸縮回。存放臺物料到位后，機械手在原點(diǎn)信號到位，前臂升降氣缸縮回信號到位，臂伸縮氣缸縮回到位信號到位，機械手爪松開(kāi)到位信號到位，臂伸縮氣缸伸出，前臂升降氣缸下降，待到位信號顯示正常，機械手進(jìn)行抓取，抓取到位信號到位。前臂升降氣缸縮回，臂伸縮氣缸縮回；前臂、伸縮氣缸縮回到位信號到位。步進(jìn)電機向右旋轉（步進(jìn)電機旋轉角度依靠步進(jìn)電機控制驅動(dòng)器發(fā)出的脈沖數進(jìn)行控制），步進(jìn)電機旋轉到位信號到位，前臂、伸縮氣缸伸出、下降；檢測輸送皮帶入料口無(wú)料，機械手爪松開(kāi)，前臂、伸縮氣缸縮回到位后，步進(jìn)電機回歸原點(diǎn)，等待下次循環(huán)。
出料槽完成分選，首先要自動(dòng)識別黑色尼龍、白色尼龍、金屬鋁塊3種物料，金屬鋁塊可用提供的金屬傳感器進(jìn)行檢測，白色尼龍依靠光纖傳感器進(jìn)行檢測，黑色尼龍只有靠排除法進(jìn)行確認，即從皮帶入料槽檢測有料輸送帶開(kāi)始運行到出料槽B的時(shí)間內，檢測不是金屬物料又不是白色物料即為黑色尼龍。這樣就可以依據內部繼電器、計數器、計時(shí)器、通過(guò)電機的正反轉進(jìn)行控制，具體思路同上，考慮防止撞機等安全因素，完成上述要求的程序設計，從整體程序內摘錄部分程序（圖2）。

圖2 部分程序
三、結束語(yǔ)
根據實(shí)際動(dòng)作要求，起初編寫(xiě)的程序存在較多漏洞，經(jīng)過(guò)多次在實(shí)驗臺上進(jìn)行測試，所設計程序*可實(shí)現任務(wù)書(shū)的要求并達到zui終實(shí)驗要求。在編程調試程序時(shí)，實(shí)驗臺中涉及到氣缸控制，在線(xiàn)調試方法的靈活運用，步進(jìn)電機、光電傳感器、光纖傳感器、光纖放大器、三相異步電機、三菱變頻調速器、三菱PLC主機的應用，代表了自動(dòng)化設備的生產(chǎn)模式，可推廣至各個(gè)領(lǐng)域，特別是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，在量產(chǎn)的今天不但可節省用工成本，而且可提高設備利用率，創(chuàng )造更*。