基于PLC控制的電子喇叭涂膠裝置設(shè)計

摘要：采用PLC設(shè)計汽車電子喇叭的絕緣涂膠裝置，對機械手的控制方式進行研究，靈活處理了喇叭線路板絕緣涂膠的工藝流程，給出了各工步的實現(xiàn)方案并編制程序，在實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制的同時，有效提升了絕緣層的涂膠質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：涂膠裝置 ?PLC ?自動控制

電子喇叭是現(xiàn)代汽車音響信號的必備裝置，當按下方向盤的喇叭按鈕時，蓄電池通過電子線路供電使喇叭發(fā)聲。其中，電子線路板的絕緣防護對喇叭的使用壽命及性能都起到了關(guān)鍵的作用。而在當前，國內(nèi)外相當部分的汽車電子喇叭的生產(chǎn)廠家對其電子線路的絕緣涂膠還采用原始的手工作業(yè)方式。由于此類工種的操作技能門檻較低，而操作工人流動性較大，造成線路板涂膠量不均;或者產(chǎn)生絕緣膠溢出，影響電子線路板裝配;或在涂膠層產(chǎn)生氣泡，使絕緣性能下降，以致電子喇叭的整體使用性能和周期下降。本課題設(shè)計的涂膠裝置是專門根據(jù)電子喇叭生產(chǎn)線的需要而設(shè)計的，配置于電子喇叭配件輸出機構(gòu)作為產(chǎn)品絕緣處理的輔助設(shè)備。在電子喇叭涂膠裝置的設(shè)計中，考慮到電子喇叭生產(chǎn)線運作復(fù)雜，傳感器較多，現(xiàn)場的干擾性較大，而PLC具有控制功能強、抗干擾能力強等特點，因此設(shè)計采用PLC作為控制核心，使系統(tǒng)在保證產(chǎn)能的前提下，實現(xiàn)其準確、可靠的涂膠操作性能。

1 涂膠裝置控制原理

涂膠裝置主要由送料工位、涂膠工位、取成品工位等組成，涂膠裝置有手動、自動控制方式兩種，手動控制方式針對各個工位單獨控制，如涂膠工位是將送料工位傳遞過來的電子喇叭進行密封涂膠。自動控制方式針對整機聯(lián)動控制，通過觸摸屏設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)信號，將信號傳輸給PLC裝置，分別控制涂膠裝置電源電路、氣動回路、驅(qū)動電路、主電路的通斷，從而完成涂膠裝置的自動運行，使得成品合格率大大提高，涂膠速度加以提升，另外觸摸屏對工作有實時監(jiān)控的效果，以形成良好的人機界面。其總體思路如下：涂膠裝置觸摸屏下達指令給PLC，由PLC去控制電機的轉(zhuǎn)動和電磁閥的導(dǎo)通，運行過程中傳感器接受到信號傳入PLC，由PLC控制電磁閥，由電源給各部件供電。其控制框圖如圖1所示。

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圖1 ?總體控制框圖

2 涂膠裝置設(shè)計

2.1 工作流程設(shè)計 當轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一個工位，傳感器檢測觸發(fā)信號，并將信號傳送給PLC，PLC接收信號后，發(fā)出指令控制喇叭前后氣缸伸出，在延時一定時間后，喇叭前后氣缸復(fù)位，達到把軌道上的喇叭送到轉(zhuǎn)盤的夾具上。此時，PLC發(fā)出轉(zhuǎn)盤夾緊指令，當工件被夾緊之后，轉(zhuǎn)盤按程序設(shè)定的軌跡開始自轉(zhuǎn)，涂膠機械手伸出，頂住喇叭開始涂膠，同時汽缸下壓開始注膠，達到預(yù)設(shè)位置差時，一次涂膠結(jié)束。當轉(zhuǎn)盤將成品轉(zhuǎn)到取料工位時，PLC根據(jù)傳感器觸發(fā)信號，指示取料機械手將成品去下，放入成品收集盒中。取料機械手的動作分為兩部，一時前后氣缸，使機械手前后移動，二是機械手夾子汽缸，控制夾子的夾緊和松開。其自動流程示意圖如圖2所示。

2.2 部分器件的選型 涂膠裝置設(shè)計時，選用威綸通MT6070iH型觸摸屏。觸摸屏控制獨立設(shè)置一個控制臺，控制臺通過管道與涂膠裝置相連，觸摸屏與PLC的通訊通過該管道布線，觸摸屏與PLC的通訊方式為RS485通訊，通過COM端相連，配備24V直流電源。氣動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機構(gòu)夾緊工件，是由氣源提供氣壓（0.5Mpa最佳）結(jié)合PLC的控制，使電磁閥得電或失電來給氣缸通氣，從而帶動工件的運動。由于喇叭生產(chǎn)線的輸出斷口控制電壓具有多樣性，根據(jù)PLC的選擇原則，選用FX2-128MR（T）型PLC，這款PLC在進行模數(shù)混合控制系統(tǒng)中具有較高的性能價格比，可以滿足系統(tǒng)設(shè)計的使用需求。機械手驅(qū)動氣缸選取CDJ2B 16-20型氣缸，該型號氣缸的各種技術(shù)參數(shù)都符合涂膠裝置設(shè)計的技術(shù)要求。

2.3 軟件設(shè)計 在自動控制程序中，采用主程序結(jié)束指令FEND完成PLC輸入/輸出處理，監(jiān)視定時器刷新，完成后返回初始步，圖2所示的單步以子程序的形式編制，以CALL指令完成相關(guān)子程序的調(diào)用。如將喇叭從軌道放到轉(zhuǎn)盤夾具子程序，在喇叭流水線的軌道末端上方布置一只到位傳感器，檢測產(chǎn)品是否到位，傳感器檢測到有產(chǎn)品進入，發(fā)出信號至觸發(fā)PLC輸入端口X20。喇叭工件從軌道抓取到放入轉(zhuǎn)盤夾具可分成9個步驟：原點指示、下降、抓取、上升、右移、下降、松開、上升、左移回原點，由此可確定移位指令的位數(shù)為9來完成工作。移位條件的邏輯表達式為：SFT=M100·X20（傳感器觸發(fā)信號）+M101·X21（下限位）+M102·T10（延時2秒抓取工件）+M103·X22（上限位）+M104·X23（右限位）+M105·X21（下限位）+M106·T11（延時1秒松開工件）+M107·X22（上限位）。以輔助繼電器M108與上轉(zhuǎn)換條件X24（左限位）作為對初始步M100以外的所有程序步的復(fù)位信號，則程序進入下一周期循環(huán)。其部分程序如圖3所示。

氣缸的氣路氣壓出現(xiàn)異常在系統(tǒng)故障統(tǒng)計中出現(xiàn)概率相對較高，因此系統(tǒng)在設(shè)計完成之后，為氣缸故障配備了報警程序。當氣缸因某故障被卡，并超過設(shè)定延時時間，則系統(tǒng)將觸發(fā)報警程序：Y6為控制氣缸動作的繼電器，X11為對應(yīng)動作的限位觸點，若動作超時，則時間繼電器T5將通電動作，則T5的常開觸點閉合，接通輔助繼電器M5，M5的常閉觸點串接于Y6控制的主支路，M5得電之后，其常閉觸點切斷此回路，氣缸動作停止。同時，M5的常開觸點閉合導(dǎo)通Y10和Y11繼電器，其中Y10繼電器控制與之相連的報警蜂鳴器發(fā)聲報警，Y11繼電器控制與之相連的報警指示燈，由ALT指令完成其閃爍報警。如按下故障排除按鈕，則X11觸點有觸發(fā)，其常閉觸點切斷報警回路，蜂鳴器停止蜂鳴，報警燈停止閃爍。其報警程序如圖4所示。

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圖4 ?報警程序

3 結(jié)語

設(shè)計的涂膠裝置采用PLC控制并配備觸摸屏，使操控的便利程度大大提高。系統(tǒng)經(jīng)過生產(chǎn)實踐之后，已能達到項目預(yù)設(shè)的運行效果：涂膠層均勻、涂膠厚度適中，其涂膠的定位精度可精確至0.02mm。但是設(shè)計的涂膠裝置的工作速度僅為3只/min，單位時間的產(chǎn)能還有待提升。并且考慮到系統(tǒng)整體的實用性和日后拓展，如：電子喇叭生產(chǎn)線的整機控制，甚至于實現(xiàn)生產(chǎn)線的遠程控制技術(shù)，利用計算機控制完成整機運行。因此，項目組為后續(xù)的技術(shù)提升和完善預(yù)留了一部分供能空間，以期使本系統(tǒng)具有立體的控制能力。

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作者簡介：余鍵（1979-），男，講師，從事機電一體化教學(xué)及研究工作。