YUY-235光機電一體化設備的系統設計制作

1、概述
料自動(dòng)分揀系統是工業(yè)自動(dòng)化中對控制程度、系統穩定性和靈活性要求較高的一種控制系統，涉及到物料的加工、分揀及物料的組合包裝。該系統通過(guò)應用變頻器和PLC 進(jìn)行系統設計，可以較好的滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中的復雜要求。
2、加工設備
2.1加工設備構成
加工設備將零件用機械手搬運到加工傳送帶上，通過(guò)傳送帶傳送到各加工位置進(jìn)行加工、分揀的設備。該加工設備由上料機構、上料檢測機構、搬運機構、物料傳送和分揀機構等部件組成，各部件和一些主要元件的名稱(chēng)、安裝位置如圖1 所示。

圖1 加工設備示意圖
2.2加工設備的動(dòng)作和控制要求
(1) 接通電源后，若設備不在初始位置則自動(dòng)復位; 若設備在初始位置，按啟動(dòng)按扭后，PLC 啟動(dòng)送料電機驅動(dòng)放料盤(pán)旋轉，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料檢測光電傳感器開(kāi)始檢測; 如果送料電機運行5s 后，物料檢測光電傳感器仍未檢測到物料，則說(shuō)明送料機中無(wú)物料，這時(shí)會(huì )停機并發(fā)出報警; 當物料檢測光電傳感器檢測到有物料，將給PLC 發(fā)出信號，由PLC 驅動(dòng)上料單向電磁閥上料。
(2) 在毛坯放置臺的光電傳感器檢測到有毛坯時(shí)，氣動(dòng)機械手懸臂伸出－ 手臂下降－ 氣爪將工件夾緊; 夾緊2s 后，手臂上升－ 懸臂縮回－ 轉動(dòng)至右側極限位置－ 然后懸臂伸出－ 手臂下降－ 氣爪放松，通過(guò)進(jìn)料孔將工件放到皮帶輸送機的傳送帶上; 機械手放下夾持的工件2s 后，手臂上升－ 懸臂縮回－ 轉動(dòng)至左側極限位置停止。
(3) 當皮帶輸送機進(jìn)料孔位置的漫射型光電傳感器檢測到工件后，指示燈HL1 熄滅，拖動(dòng)皮帶輸送機的交流電動(dòng)機以20Hz 的頻率起動(dòng)，皮帶輸送機中速運轉傳送毛坯。當毛坯運行到工作位置1 時(shí)，皮帶輸送機停止4s，進(jìn)行*道工序的加工。
(4) 完成毛坯加工，拖動(dòng)皮帶輸送機的交流電動(dòng)機以15Hz 的頻率起動(dòng)，皮帶輸送機低速運轉傳送被加工過(guò)的工件到工作位置2 時(shí)，停止2s，進(jìn)行第二道工序的加工。完成后，拖動(dòng)皮帶輸送機的交流電動(dòng)機以20Hz 的頻率起動(dòng)，皮帶輸送機中速運轉傳送工件返回工作位置1，停止3s，進(jìn)行第三道工序的加工，使工件變?yōu)槌善贰?/span>
(5) 工件變?yōu)槌善泛?，拖?dòng)皮帶輸送機的交流電動(dòng)機以20Hz 的頻率起動(dòng)，皮帶輸送機中速運轉傳送成品到工作位置2 停止，由氣缸B 的活塞桿伸出－將成品推入出料斜槽2 － 氣缸B 的活塞桿縮回。
(6) 氣缸B 的活塞桿縮回后，指示燈HL1 亮，表示設備可再次進(jìn)行將毛坯加工為成品的工序。設定一批代加工物料為30 個(gè)，全部加工完成后機器自動(dòng)停止，若總任務(wù)沒(méi)有完成則自動(dòng)重復運行。
3 控制系統
3.1 控制系統的硬件配置
(1) 變頻器選擇YUY－235的負載類(lèi)型屬于恒轉矩負載，其功率為0.35kW，電流0.3A，由于負載屬于直接起動(dòng)，三相異步電動(dòng)機直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)
電流為其額定電流的5～7 倍，對于電動(dòng)機功率小于10kW 的電機直接起動(dòng)時(shí)，根據經(jīng)驗公式的計算，選取變頻器為西門(mén)子MM420，額定功率0.75kW。
(2) PLC 選擇根據控制信號數量分析，輸入輸出共計32 點(diǎn)，所以選取PLC 為三菱FX2N － 48MR。
(3) 系統控制框圖根據系統配置情況，設計系統控制框圖如圖2 所示。

圖2 系統控制框圖
3.2 系統控制流程圖
根據本任務(wù)的功能要求，編制系統控制流程如圖3所示

圖3 系統控制流程圖
3、所示
3.3 PLC 輸入/ 輸出分配表
根據系統配置情況，列出PLC 輸入/ 輸出分配表如表1。

3． 4 程序設計
(1) 料盤(pán)送料程序，如圖4 所示。電機運行的條件是物料檢測光電開(kāi)關(guān)沒(méi)有檢測到物料且料臺在下位，料臺上行的條件是物料檢測光電開(kāi)關(guān)檢測到物料，蜂鳴器報警是在無(wú)料且延時(shí)5s 后。

圖4 料盤(pán)送料程序
(2)機械手搬運程序，如圖5 所示。因為機械手搬運物料的動(dòng)作過(guò)程是按步運行，所以采用步進(jìn)指令較為簡(jiǎn)便。

圖5 機械手搬運程序
(3) 物料加工和打包程序，如圖6 所示。這部分動(dòng)作過(guò)程仍然是順序運行，當中變頻器速度變化部分可以用MOV 指令編寫(xiě)，程序比較簡(jiǎn)潔流暢。

圖6 物料加工和打包程序
(4) 數據處理程序，如圖7 所示。設定一批代加工物料為30 個(gè)，全部加工完成后機器自動(dòng)停止，若總任務(wù)沒(méi)有完成則自動(dòng)重復運行。在機器實(shí)際運行時(shí)，為了防止突然斷電數據丟失，數據處理要采用斷電保持型的計數器C200。

圖7 數據處理程序

YUY-235 型光機電一體化設備，通過(guò)應用變頻器和PLC 進(jìn)行系統設計，硬件可靠、程序穩定整個(gè)系統可以實(shí)現無(wú)人值守。經(jīng)一段時(shí)間的實(shí)踐表明,YUY-235 型光機電一體化設備運行比較穩定可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。