基于PLC 的全自動(dòng)對位貼合機(jī)的設(shè)計(jì)

冀 鈺，程耀瑜，方順林，孫歡歡

(1.中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，太原 030051;2.北京清大天達(dá)光電技術(shù)有限公司，北京 101204)

本設(shè)備是將液晶屏的上玻璃基板與下玻璃基板進(jìn)行對位組合成盒的裝置。下玻璃基板通過滾輪傳送入LCD 組合機(jī)，傳送到整形位置經(jīng)過整形預(yù)定位，下基板送料機(jī)械手升起后吸附玻璃基板，由點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)定位點(diǎn)膠。送料機(jī)械手將下基板送至對位機(jī)的下對位組合工作臺(tái)上方，之后下工作臺(tái)吸附并固定。上板玻璃基板傳送滾輪將上板玻璃基板傳送至LCD 組合機(jī)翻轉(zhuǎn)位置，經(jīng)過整形預(yù)定位后被翻轉(zhuǎn)機(jī)械手傳送至對位機(jī)的上工作臺(tái)下方，由上工作臺(tái)真空吸附將上基板固定。下工作臺(tái)上升到對位位置，通過CCD 攝像頭采集和視覺對位系統(tǒng)分析上、下基板MARK 圖像在CCD 中的相對位置，控制下對位貼合工作臺(tái)移動(dòng)下基板進(jìn)行對位，以達(dá)到技術(shù)參數(shù)位置精度要求。經(jīng)過加壓貼合并UV 照射固化UV 樹脂膠后，完成貼合成盒并固定上下基板。再由下料機(jī)械手將成盒基片送至傳出滾輪上，由傳出滾輪傳送至下道工序。

本設(shè)備控制面板采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，相關(guān)參數(shù)可以通過觸摸屏進(jìn)行輸入設(shè)定。

1 全自動(dòng)對位貼合機(jī)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)動(dòng)作

1)機(jī)架部分:槽鋼焊接工藝，保證設(shè)備的穩(wěn)固性，機(jī)架外圍以噴塑鈑金件封裝。底部裝有角輪、同時(shí)裝有10 個(gè)可調(diào)高度的固定地腳。

2)上下基板對位平臺(tái)部分:350 mm ×350 mm 規(guī)格平臺(tái)可同時(shí)接收上下基板進(jìn)入，通過UVW 三軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對位調(diào)整;

3)傳輸機(jī)械臂部分:下板傳輸機(jī)械臂及傳出機(jī)械臂利用步進(jìn)電機(jī)+同步帶+導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)方式在對位平臺(tái)及傳輸段往復(fù)傳輸，上板傳輸機(jī)械臂另附翻轉(zhuǎn)功能;通過升降氣缸和真空吸盤吸附在對位平臺(tái)抓取后放置傳輸段，返回接收狀態(tài)準(zhǔn)備接收下一片基板(由磁開關(guān)來反饋);

4)滾輪傳輸部分:滾輪的驅(qū)動(dòng)由調(diào)速微型感應(yīng)馬達(dá)完成，搬運(yùn)速度為1.8 m/min～18 m/min。

5)點(diǎn)膠部件部分:通過升降氣缸在橫向和縱向兩個(gè)方向控制點(diǎn)膠頭運(yùn)動(dòng)，通過點(diǎn)膠控制器出膠實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠動(dòng)作。

6)電控系統(tǒng):整機(jī)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速控制，留有與外部生產(chǎn)線或設(shè)備的I/O 接口及安全裝置，以確保整體的可靠性。

2 PLC 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

全自動(dòng)對位貼合機(jī)有兩種控制模式，一種是自動(dòng)模式，另一種是手動(dòng)模式。兩種模式通過觸摸屏中的虛擬按鍵控制，可以相互轉(zhuǎn)換。自動(dòng)模式是傳輸機(jī)按照規(guī)定的控制要求完成動(dòng)作，手動(dòng)模式是技術(shù)人員通過觸摸屏上各個(gè)按鈕及開關(guān)完成對傳輸機(jī)的控制。

2.1 CC－Link 系統(tǒng)連接

CC－Lin 是Control＆Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的縮寫，在1996 年11 月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額，目前在歐洲和北美發(fā)展迅速。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時(shí)以最高10 Mbit/s 高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC－Link 是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層［1］。

CC－Link 系統(tǒng)有兩種通信模式:遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式和遠(yuǎn)程I/O 網(wǎng)絡(luò)模式。

1)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式

在本模式中，可以和所有站(遠(yuǎn)程I/O 站、遠(yuǎn)程設(shè)備站、本地站、智能設(shè)備站和備用主站)通信。因此，可以根據(jù)使用情況配置不同的系統(tǒng)。

2)遠(yuǎn)程I/O 網(wǎng)絡(luò)模式

在本模式中，僅包括主站和遠(yuǎn)程I/O 站的系統(tǒng)才執(zhí)行高速循環(huán)傳送。因此和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式相比，可以縮短鏈接掃描時(shí)間［2］。

本設(shè)備采用遠(yuǎn)程I/O 網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行通信，連接方法如圖1。

AJ65SBTB1 為端子排型輸入模塊，其中末尾的數(shù)字代表輸入點(diǎn)數(shù)，字母代表I/O 規(guī)格。

2.2 同視覺對位系統(tǒng)的通信

本設(shè)備的視覺對位系統(tǒng)采用的是由法視特公司生產(chǎn)的FV－aligner 系統(tǒng)，該系統(tǒng)是專門為視覺對位而研制的。

FV－aligner 系統(tǒng)有串行和并行兩種通信模式，本設(shè)備采用QJ71C24N－ R2 串行通信模塊同視覺系統(tǒng)進(jìn)行串行通信。

圖1 CC－Link 系統(tǒng)連接

QJ71C24N－R2 模塊是連接Q 系列PLC 的CPU 和外部設(shè)備的模塊，通過使用RS－232 串行通信電纜實(shí)現(xiàn)通信［3］。

2.3 電機(jī)工作控制

本設(shè)備要求精度最高的對位平臺(tái)部分的控制，采用安川公司生產(chǎn)的SGMJV－01ADE6S 型伺服電機(jī)。該電機(jī)運(yùn)用了∑－V 的新型高級自動(dòng)調(diào)諧功能，短時(shí)間內(nèi)即能實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能。

電機(jī)采用SGDV－ R90A01A 伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，通過QD75 定位模塊與伺服驅(qū)動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)PLC 對電機(jī)的控制。QD75 的定位控制用“脈沖信號”執(zhí)行。當(dāng)QD75 在讀入各種信號、參數(shù)和數(shù)據(jù)并且受PLC 的CPU 控制時(shí)，它實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的定位控制。圖2 為QD75 控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)的部分程序。

圖2 伺服電機(jī)控制程序

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)對位貼合機(jī)經(jīng)機(jī)械安裝和電氣調(diào)試，能滿足動(dòng)作要求和控制要求。它具有以下特點(diǎn):1)控制可靠。采用三菱PLC 控制，可靠性高，運(yùn)行穩(wěn)定，很好的滿足工業(yè)需要;2)操作方便。通過觸摸屏設(shè)置工藝參數(shù)，操作設(shè)備，操作面板簡潔，配有指示燈，指示清楚。3)便于維修保養(yǎng)，氣路部分單獨(dú)安裝在一塊鋁板上，電氣接線部分有單獨(dú)的電控柜。

［1］譚強(qiáng).開放式現(xiàn)場總線CC－LINK 綜述［J］.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2002，(2):7－11.

［2］Q 系列CC－LINK 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用戶參考手冊.三菱電機(jī)自動(dòng)化(上海)有限公司，2008.

［3］Q 系列串口通信模塊用戶參考手冊.三菱電機(jī)自動(dòng)化(上海)有限公司，2008.

［4］史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［5］謝克明，夏路易.電氣控制與PLC［M］.第2 版.北京:電子工業(yè)出版社，2010.