和利時(shí)LM系列PLC在多工位雙面軸承加脂加蓋機(jī)中的應(yīng)用

李銀川¹ 劉田茜²

（1刮诅、北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司督暂，北京胧奔，100176）

（2、日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院较沪，山東鳞绕，276826）

　　摘要 本文介紹了LM系列PLC在軸承加脂加蓋機(jī)中應(yīng)用，通過標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議進(jìn)行上、下位機(jī)通訊猾昆，實(shí)現(xiàn)了一體化控制陶因。采用操作數(shù)循環(huán)移位指令編程技術(shù)，可任意選擇各工位開或關(guān)帅珍，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不合格產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)和篩選功能，完成高速流水線下的軸承加脂加蓋工序幔憋。

　　關(guān)鍵詞 PLC司报；循環(huán)移位；軸承加脂加蓋機(jī)

　　中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

　　文章編號(hào)：

　　1 引言

　　軸承加脂加蓋機(jī)器是軸承加工行業(yè)的主要設(shè)備全乙，集機(jī)偎洋、電、氣等技術(shù)于一體侄伟，主要用于單面蓋睁奶、雙面蓋、鐵蓋或橡膠蓋的成型加工撇委。軸承加脂加蓋生產(chǎn)流水線機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜爵蝠，工位比較多，實(shí)際生產(chǎn)中要求工位可靈活選擇設(shè)定汪仰，并能及時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)中的故障進(jìn)行停機(jī)排查揩墓。傳統(tǒng)的軸承加脂加蓋機(jī)器控制系統(tǒng)通常采用繼電器接觸器控制，但由于繼電器系統(tǒng)線路復(fù)雜典挑、故障率高酥宴、維修工作量大，導(dǎo)致系統(tǒng)控制精度低您觉、控制靈活性差拙寡、操作不直觀，故很少能實(shí)現(xiàn)單雙面可選琳水，加脂加蓋在一條生產(chǎn)線上同時(shí)進(jìn)行肆糕。為此，本文采用可靠性高炫刷、靈活性好的PLC作為系統(tǒng)的主控元件擎宝，并采用觸摸屏對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和故障監(jiān)控，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度浑玛。

　　2雙面軸承加脂加蓋機(jī)介紹

　　2.1設(shè)備組成

圖1軸承加脂加蓋設(shè)備實(shí)物圖

　　如圖1所示绍申，軸承加脂加蓋設(shè)備實(shí)物圖。多工位雙面軸承加脂加蓋設(shè)備顾彰，主要由機(jī)械系統(tǒng)极阅、氣動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。

　　機(jī)械系統(tǒng)主要有上料裝置蜻罕、工位送料裝置蛹鼎、注脂样京、脂檢、加蓋列充、壓蓋品痕、蓋檢、旋轉(zhuǎn)翻身裝置和均脂裝置等組成频咨。上料裝置采用圓盤供料和PU帶傳送上料府贰。工位送料采用夾持式送料方式，避免了軸承的磕碰傷埃账。注脂采用非接觸式注脂定位技術(shù)窑岖，保證了在注入油脂時(shí)注脂頭不接觸保持架。采用工業(yè)視覺系統(tǒng)進(jìn)行油脂透光檢查唱棍，可檢查出保持架不良品匹惊。加蓋采用串料桿上料方式，可適應(yīng)鐵蓋或塑蓋估喷。壓蓋采用氣液增壓缸壓蓋凛忿，通過可設(shè)定上、下限的線性電位器進(jìn)行蓋平面高度檢查兑障。翻身采用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)侄非，保證每次完成180度工件旋轉(zhuǎn)。勻脂采用時(shí)間長(zhǎng)短可調(diào)的旋轉(zhuǎn)均脂方式流译。

　　氣動(dòng)控制系統(tǒng)采用自適應(yīng)式氣液增壓技術(shù)逞怨，在壓頭和防塵蓋接觸后加力實(shí)現(xiàn)無沖擊靜力壓蓋，壓蓋力連續(xù)可調(diào)福澡。

　　電氣控制系統(tǒng)采用和利時(shí)公司PLC控制器和觸摸屏人機(jī)界面叠赦，可進(jìn)行各種故障自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)聲光報(bào)警革砸，自動(dòng)停機(jī)保護(hù)除秀。

　　2.2工位選擇工藝原理

　　完整的雙面軸承加脂加蓋生產(chǎn)流水線依次要進(jìn)行送料、加脂算利、脂檢册踩、空操作、A面加蓋效拭、空操作囤檐、A面蓋檢、A面壓蓋甜湾、翻身膊护、空操作、B面加蓋、空操作淋渤、B面蓋檢脂性、B面壓蓋、刪除和均脂等16個(gè)工位動(dòng)作荷十，其工序過程如圖2所示汹振。只有前一個(gè)動(dòng)作檢測(cè)執(zhí)行成功，后面才能執(zhí)行从秃，如果前面動(dòng)作執(zhí)行不成功宴甩，則對(duì)應(yīng)此產(chǎn)品的后面工位均不執(zhí)行，并且執(zhí)行不成功的這個(gè)不良產(chǎn)品將一直移到刪除工位進(jìn)行刪除钢战。例如：產(chǎn)品脂檢不合格，則后面工位均不動(dòng)作除踱，移至刪除位刪除不良品弟头。

圖2 工序流程圖

　　各工位開或關(guān)選擇有兩種模式：

　　（1） 觸摸屏內(nèi)手動(dòng)選擇

各工位開或關(guān)可在觸摸屏內(nèi)修改涉茧。比如赴恨，在觸摸屏內(nèi)設(shè)定‘是否需要加脂’這個(gè)條件，設(shè)定為加脂則執(zhí)行加脂程序伴栓，設(shè)定不加脂則加脂程序不執(zhí)行伦连，依次類推，直至均脂钳垮。

　』蟠尽（2） 自動(dòng)循環(huán)過程自動(dòng)選擇

　　自動(dòng)循環(huán)過程各工位除了要根據(jù)觸摸屏內(nèi)設(shè)定的工位選擇條件執(zhí)行外，還要依賴脂檢饺窿、蓋檢的結(jié)果自動(dòng)選擇后續(xù)工位是否執(zhí)行歧焦。譬如，如果某產(chǎn)品做A面蓋檢后發(fā)現(xiàn)不合格肚医，則此不良品移至后續(xù)的工位時(shí)绢馍，動(dòng)作都不執(zhí)行，在刪除工位進(jìn)行不良品刪除肠套。

　　3 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　3．1 PLC介紹

　　3.1.1 PLC工作原理

　　PLC工作方式又掃描方式和中斷方式歇肖，所謂掃描方式是周而復(fù)始的執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期日俱，其掃描的工作過程如下：

　∫酃选（1）讀輸入：將物理輸入點(diǎn)上的狀態(tài)復(fù)制到輸入過程映像寄存器中。

　〕交（2）執(zhí)行邏輯控制程序：執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在變量存儲(chǔ)區(qū)中挣傻。

　　（3）處理通訊請(qǐng)求：即執(zhí)行通訊任務(wù)。

　】门贰（4）執(zhí)行CPU自診斷：檢測(cè)固件遭屑、程序存儲(chǔ)器和擴(kuò)展模塊是否工作正常。

　≡溯（5）寫輸出：在輸出過程映像寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)贴袖。

　　中斷方式是指當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)則立即執(zhí)行一次相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，不受掃描周期的影響吩擒，響應(yīng)速度快质窒，從而進(jìn)一步提高了PLC控制的可靠性。中斷事件不發(fā)生時(shí)贷腕，不掃描中斷服務(wù)程序背镇，這樣可以節(jié)約掃描時(shí)間，減少掃描周期泽裳。

　　3.1.2 PLC特點(diǎn)

　÷髡丁（1）PLC邏輯判斷和控制能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)涮总，可靠性好胸囱。PLC從硬件上采用隔離、濾波措施有效地抑制和消除了干擾瀑梗。

　∨氡省（2）擴(kuò)展性和柔性好，且可移植性好抛丽，在不改變硬件的情況下谤职，只改變軟件的程序就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。

　∑膛Α（3）編程語言豐富柬帕，可以采用不同語言編寫程序，? LM系列PLC支持6種編程語言诫瑞，包括：梯形圖（LD）秃囚、指令表（IL）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）喘玄、功能塊圖（FBD）测佣、順序功能圖（SFC）和連續(xù)功能圖（SFC）。給編寫程序帶來很大方便蝗悼。

　　3．2 監(jiān)控系統(tǒng)方案

　　16工位雙面軸承加脂加蓋機(jī)器的電氣控制系統(tǒng)是整機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分忽件，其中各工位的開或關(guān)選擇是保證控制系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵所在。根據(jù)各工位的具體控制要求出募，本文采用可編程控制器和觸摸屏相結(jié)合的控制方案涌俘。其中PLC完成對(duì)各工位接近開關(guān)权煎、傳感器信號(hào)的采集和邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)各電磁閥昔永、步進(jìn)電機(jī)等輸出裝置的動(dòng)作控制狱揩；觸摸屏實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的設(shè)置、顯示以及故障報(bào)警缺钓。

　　3．3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　分析設(shè)備工藝要求彻犁，系統(tǒng)需要36路數(shù)字量輸入，25路數(shù)字量輸出和2路模擬量輸入凰慈，同時(shí)需要一點(diǎn)高速脈沖輸出實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制汞幢。系統(tǒng)選用和利時(shí)公司的LM 系列可編程控制器LM3106A、LM3210微谓、LM3212森篷、LM3221和LM3310實(shí)現(xiàn)控制。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示豺型。

　　LM3106A本體集成14通道24VDC輸入疾宏， 10通道晶體管輸出，可連接4個(gè)擴(kuò)展模塊触创。具有2點(diǎn)100KHz高速脈沖輸出，一個(gè)RS-232串行通訊接口为牍，支持Modbus RTU從站協(xié)議哼绑，可與和利時(shí)觸摸屏進(jìn)行串口通訊。

　　LM3210是8通道數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊碉咆，LM3212是16通道數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊抖韩，M端為模塊各自的外接DI公共端，可接24VDC傳感器電源的正端或負(fù)端盆篡，以適應(yīng)源型\漏型的DI豹炊。

　　LM3221是16通道晶體管輸出擴(kuò)展模塊，輸出額定負(fù)載電壓為24VDC春异。

　　LM3310是4通道的模擬量輸入擴(kuò)展模塊遂报，4個(gè)通道可獨(dú)立配置為0-10V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸入或者0-20mA、4-20mA可選標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入氛坪。

　　觸摸屏選用和利時(shí)公司5.7″彩色顯示屏瞳弱。

　　4 程序設(shè)計(jì)

　　4.1 主站程序設(shè)計(jì)

　　觸摸屏主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，對(duì)軸承加脂加蓋機(jī)器進(jìn)行工位開或關(guān)選擇骡侮，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的在線監(jiān)視纽债、控制、調(diào)試束沼、維護(hù)倚痰。完成數(shù)據(jù)顯示讥高、數(shù)據(jù)分析和操作保護(hù)三類功能，可分為以下幾個(gè)方面：

　∠敌场（1）參數(shù)設(shè)定巾陕、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收集處理和顯示及命令控制界面，如圖4所示蔚鸥。

　∠邸（2）為保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，對(duì)于某些特殊的控制參數(shù)設(shè)有多級(jí)密碼保護(hù)功能止喷，以確惫堇啵控制參數(shù)及系統(tǒng)的安全性。

　〉（3）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)手乾巧、自動(dòng)控制，即達(dá)到系統(tǒng)的自動(dòng)控制预愤，又便于設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)沟于。

　　（4）具有報(bào)警和故障顯示功能植康，對(duì)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)警提示及安全控制的功能旷太。如圖4-圖7。

4.2 PLC程序設(shè)計(jì)

4.2.1 PLC應(yīng)用程序

　　根據(jù)多工位雙面軸承加脂加蓋機(jī)工作過程對(duì)控制系統(tǒng)提出的要求销睁，整個(gè)PLC應(yīng)用程序分公共程序祟勿、手動(dòng)模式程序、自動(dòng)模式程序累筋、工位控制程序和報(bào)警程序耀旅。

　　（1）公共程序主要對(duì)系統(tǒng)工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定书瘤，實(shí)現(xiàn)良品和不良品的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)傅女。

　　（2）手動(dòng)模式程序可單獨(dú)進(jìn)行各工位的開或關(guān)選擇設(shè)定叙杨，并可以單獨(dú)對(duì)各工位進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試原酷，全部為點(diǎn)動(dòng)。在自動(dòng)模式運(yùn)行前疙鸟，需要先在手動(dòng)模式下進(jìn)行設(shè)備初始化操作学虑。

　　（3）在自動(dòng)循環(huán)模式下唆海，按啟動(dòng)按鈕欲炉，每次檢測(cè)到有送料信號(hào)時(shí)，產(chǎn)品在流水線上的每個(gè)工位進(jìn)行移位傳遞赞季，完成要求的工位動(dòng)作和檢測(cè)愧捕，如此循環(huán)奢驯。

　　（4）工位控制程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心次绘，根據(jù)觸摸屏上工位開或關(guān)的設(shè)定和自動(dòng)過程中脂檢和蓋檢的結(jié)果瘪阁，控制各工位16位操作數(shù)相應(yīng)位置1或0，執(zhí)行循環(huán)移位邮偎，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各工位動(dòng)作的控制管跺。

　　（5）報(bào)警程序進(jìn)行包括設(shè)備運(yùn)行不到位超時(shí)禾进、產(chǎn)品在流水線積壓豁跑、缺料等各種故障自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)聲光報(bào)警泻云，觸摸屏顯示艇拍，必要時(shí)進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

　　4.2.2 工位選擇控制編程思路

　　此生產(chǎn)線一共有16個(gè)工位宠纯，可以對(duì)應(yīng)定義16個(gè)16位的word型掉電保持區(qū)操作數(shù)%MW300-%MW330卸夕，分別對(duì)應(yīng)各工位的控制位：1號(hào)%MX300.0,2號(hào)%MX302.1,3號(hào)%MX304.2，4號(hào)%MX305.3……15號(hào)%MX329.6,16號(hào)%MX331.7脏猴。1號(hào)送料工位裝有光電傳感器讨拷，通過該傳感器對(duì)16個(gè)操作數(shù)進(jìn)行移位控制，每次1號(hào)工位檢測(cè)到新送過來一個(gè)產(chǎn)品处鲜，做一次移位姨痊，把工件位置確定下來。在需要檢測(cè)工作的位置也就是3笆赤、7和13號(hào)位置裝有檢測(cè)傳感器，產(chǎn)品檢測(cè)到不合格時(shí)魂欺，將各操作數(shù)對(duì)應(yīng)此檢測(cè)位置的控制位置0粮唯，那么當(dāng)移位到各工位控制位時(shí)，就不執(zhí)行工位操作虏绑。

　　例如：0000浇找，0000，0000就壳，0001表示第一個(gè)產(chǎn)品剛進(jìn)來搭为，當(dāng)這個(gè)產(chǎn)品走到工位4，操作數(shù)是0000涤伐，0000馒胆，0000，1111凝果，此時(shí)若脂檢工位(工位3)有不合格檢測(cè)信號(hào)則將各操作數(shù)的第3控制位%MXm.2均置0祝迂，操作數(shù)是0000睦尽，0000，0000型雳，1011当凡，下一個(gè)新產(chǎn)品送到移位后操作數(shù)是0000，0000纠俭，0001沿量，0111，此時(shí)%MXm.3位（4號(hào)工位控制位）是0冤荆，則4號(hào)工位不執(zhí)行工位動(dòng)作朴则。依次類推，直至此不合格產(chǎn)品最終在刪除工位進(jìn)行刪除匙赞。

　　5 結(jié)語

　　將PLC和觸摸屏應(yīng)用于16工位雙面軸承加脂加蓋機(jī)控制系統(tǒng)佛掖，可集中處理工藝要求的復(fù)雜邏輯，能實(shí)現(xiàn)加脂加蓋可選季距、單雙面可選虚蹋、工位可選以及設(shè)備運(yùn)行中故障報(bào)警及時(shí)停機(jī)，控制靈活蒿蛆，極大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和控制精度抄娜，從而使軸承成品的質(zhì)量也隨之提高。系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中毙纫，得到了較好的驗(yàn)證砂彻，有較好的市場(chǎng)前景

　　參考文獻(xiàn)

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