基于PLC的iPhone 7手機數(shù)據(jù)接口組裝機控制系統(tǒng)設(shè)計

徐江紅 陸錦軍 王志偉

摘 要：對iPhone 7手機數(shù)據(jù)接口組裝機進行自動化生產(chǎn)控制設(shè)計，給出系統(tǒng)I/O分配和硬件控制原理圖，采用歐姆龍PLC、組態(tài)人機界面進行控制程序設(shè)計，實現(xiàn)了多伺服高精度自動化控制。使用中易操作易維護，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)接口組裝機；PLC控制；HMI設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.106

0 引言

USB接口被廣泛地使用在世界工業(yè)、民用等領(lǐng)域的電器、電子裝置與智能設(shè)備上，從USB1.0發(fā)展到USB3.0，其傳輸數(shù)據(jù)速度大大提高。一般生產(chǎn)USB接口需要多道工序，USB雖然小，但是部件多，結(jié)構(gòu)精密，過去生產(chǎn)USB接口一條生產(chǎn)線上就需要十幾個人來全手工制造，生產(chǎn)效率低，次品率高。現(xiàn)在一個中型USB接口制造企業(yè)只需要5臺流水線機器就可以完成生產(chǎn)，極大的減少了勞動力，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量[1]。iPhone 7數(shù)據(jù)接口組裝機設(shè)計結(jié)構(gòu)精巧，由數(shù)個工站組成，每個工站分工明確，采用組態(tài)PLC人機界面來控制生產(chǎn)流程，易操作易維護。

1 組裝機機械裝置及工作原理

1.1 機械裝置

iPhone 7手機數(shù)據(jù)接口組裝機是由機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜綜合機電一體化裝置，按照功能模塊劃分共有五個工作站組成，分別是中轉(zhuǎn)流道站，主流道站，PP搬運模組，按壓加工模組，LATCH裁切模組。系統(tǒng)工作時通過傳感器檢測處理后，由PLC程序控制每個站臺的工作流程，操作人員通過人機界面實現(xiàn)對接口組裝機進行調(diào)試以及控制整個機器的生產(chǎn)運行[2]。

1.2 工作原理

數(shù)據(jù)接口組裝機的五個工作站在相應(yīng)的電氣系統(tǒng)驅(qū)動控制下，按照生產(chǎn)流程執(zhí)行各站組的動作，其具體工作原理為：

（1）電機驅(qū)動進料盤轉(zhuǎn)動使組裝材料滑入鈑金流道（中轉(zhuǎn)流道），由鈑金流道進入主流道，接著材料輸送到主流道站，流道上方傳感器檢測材料是否完整（不完整則氣動機械嘴將材料移出流道），如完整棘輪帶動材料向前推進；

（2）材料流經(jīng)PP搬運模組，伺服電機帶動滑塊上下運動，滑塊上氣缸推動吸嘴向下吸附模具，把模具搬運到產(chǎn)品上方；

（3）流經(jīng)按壓加工模組，氣缸推動滑塊向下運動，滑塊擠壓按壓針把產(chǎn)品與模具組合起來，產(chǎn)品繼續(xù)向前運動，流經(jīng)裁切模組，氣缸推動鋼刀片向上運動，把產(chǎn)品上廢料裁切掉，組合好的產(chǎn)品流出流道進行包裝。

2 組裝機控制工藝流程

工業(yè)生產(chǎn)中，組裝材料通過中轉(zhuǎn)盤經(jīng)過光纖檢測后運送到主流道A和B上，再由棘輪的轉(zhuǎn)動帶動產(chǎn)品在流道上的運輸，在光纖的感應(yīng)下，B流道上模具1經(jīng)過裁切模組進行裁切廢料加工，加工好的模具1經(jīng)過搬運模組搬運A流道上，再經(jīng)PP模架固定，使之與模具2組合，如感應(yīng)到未加工好，則通過吸嘴吸附搬運到廢料中，加工好的產(chǎn)品繼續(xù)在流道上傳送，PP搬運模組把經(jīng)過01—CHTCH裁切模裁切后的模具3搬運到主流道A上，在經(jīng)組裝的產(chǎn)品與模具3組合起來，未能組裝好的產(chǎn)品在光纖的感應(yīng)下經(jīng)吸嘴2吸附搬運到廢料盤中，組裝好的產(chǎn)品被棘輪帶動傳輸進入到01-1M-B裁切模做最后的裁切加工，最后流出流道A。工作流程圖如圖1所示。

3 控制硬件設(shè)計

3.1 硬件選型

根據(jù)上述生產(chǎn)工藝流程，考慮數(shù)據(jù)接口組裝機控制系統(tǒng)中裁切模組的伺服驅(qū)動精確定位與多路脈沖控制要求[3]，本設(shè)計中選用歐姆龍CP1H 型號 CP1H-X40DT -D小型高功能晶體管輸出型PLC，人機界面控制操作時采用昆侖通態(tài)TPC1062觸摸屏組態(tài)，伺服器采用歐姆龍R7D-BP，滿足組裝機電氣控制系統(tǒng)需求。

3.2 I/O接口及電路原理

根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計中的硬件選型和輸入＼輸出端子分配表[4]，設(shè)計組裝機電氣控制接線原理圖，其簡圖參見圖2所示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)數(shù)據(jù)接口組裝機工作流程圖1，進行自動化生產(chǎn)控制程序設(shè)計，控制程序設(shè)計包括自動化運行程序設(shè)計、手動調(diào)試程序設(shè)計和回原點程序設(shè)計，Latch模組控制設(shè)計如圖3所示。

5 控制操作HMI設(shè)計

為便于生產(chǎn)中操作和控制人員調(diào)試與維護使用，采用昆侖通態(tài)觸摸屏組態(tài)人機界面實現(xiàn)組裝機的自動化控制生產(chǎn)，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，在觸摸屏上很方便的修改控制參數(shù)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)各個模組工作流程和速度，以及系統(tǒng)調(diào)試功能[5]，運行控制主畫面如圖4所示。

6 組裝機應(yīng)用調(diào)試與維護

數(shù)據(jù)接口組裝機的機械與電氣控制系統(tǒng)的檢測與調(diào)試環(huán)節(jié)較多且復(fù)雜，需要機械與電氣控制兩大系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，并且制定科學(xué)的檢測與調(diào)試流程是保障組裝機合格交付生產(chǎn)的必要條件，一種參考檢測與調(diào)試流程圖如圖5所示。

7 結(jié)論

全自動iPhone 7手機數(shù)據(jù)接口組裝機投入實際運行效果說明：可實現(xiàn)不停機工作運轉(zhuǎn)，極大提高設(shè)備使用率和生產(chǎn)效率，備受用戶喜愛得到充分的使用，該型組裝機已給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[5]曹利剛，郭鵬程.基于PLC和HMI技術(shù)的攪拌機電氣系統(tǒng)設(shè)計[J].海南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，01（35）：54-58.

基金項目：江蘇省科技廳前瞻性產(chǎn)學(xué)研研究專項基金資助項目（BY2013016）；江蘇省自然科學(xué)基金（BK2008188）

作者簡介：徐江紅（1982-），女，江蘇無錫人，碩士，講師，主要研究方向：自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)。