許文靜

（江陰職業(yè)技術學院，江蘇江陰 214433）

質量控制在生產(chǎn)制造中是一個重要的環(huán)節(jié)。產(chǎn)品在出廠前，都要對產(chǎn)品進行檢查，如發(fā)現(xiàn)不合格品要及時采取措施加以解決，同時研究不合格品產(chǎn)生的原因以防再次發(fā)生。

空氣開關也稱斷路器，在電路中接通、分斷和承載額定工作電流，并能在線路和電動機發(fā)生過載、短路、欠壓的情況下進行可靠的保護[1]。在電力送配電線路上，空氣開關質量的優(yōu)劣，直接關系到設備和人員的安全?？諝忾_關內部比較精密，由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統(tǒng)等組成。如圖1為扁平結構的空氣開關示意圖，其內部安裝金屬零部件的區(qū)域用虛線框出。

空氣開關在生產(chǎn)過程中，經(jīng)多條生產(chǎn)線將銅金屬件、塑料外殼等部件組裝起來，其安裝完畢即用鉚釘鉚接，所以無法檢驗內部是否缺少零件。針對這一情況，本系統(tǒng)在空氣開關生產(chǎn)流水線的最后一道工序位置上方，安裝一套檢測裝置，調節(jié)各接近開關的靈敏度，使其在缺少零件時，通過PLC控制機械手進行剔除。

1 生產(chǎn)線檢測控制過程

（1）生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)結構

圖1 空氣開關示意圖

生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)由機械手、兩條傳送帶、檢測裝置、光電計數(shù)器等主要部件組成。檢測控制系統(tǒng)如圖2所示。

本系統(tǒng)采用氣動式機械手，能夠實現(xiàn)三個自由度方向（水平、垂直和旋轉）的抓取或放置物品，具有操作范圍大，靈活性好，應用廣泛的特點。三自由度機械手為圓柱坐標型。機械手上下、左右、旋轉的動作由三個氣缸和三個2/5的雙控電磁換向閥實現(xiàn)。機械手終端由一雙作用氣缸和一個2/5的單控電磁換向閥來完成控制，可以實現(xiàn)抓和放的動作。

檢測裝置內部使用了多只微型電渦流接近開關，其位置與零件內部位置對應，接近開關的靈敏度和工作距離可以調節(jié)。根據(jù)電渦流效應，它能在一定的距離內檢測有無金屬零件。如空氣開關內部相應位置缺少金屬零件，檢測裝置就發(fā)出信號。接近開關給出的是開關信號（高電平或低電平），將此信號送給PLC，控制機械手，將合格產(chǎn)品與廢品分開，實現(xiàn)自動檢測。

圖2 生產(chǎn)線產(chǎn)品檢測示意圖

（2）生產(chǎn)線檢測系統(tǒng)操作方式

1）手動方式：在手動方式下，利用按鈕對機械手每一動作單獨進行控制。如按“下降”按鈕，機械手下降；按“上升”按鈕，機械手上升。這種方式可以用于設備的調試及故障排除時的操作[2]。

2）回原點：用回原點操作可以使機械手置于原點位(機械手在縮回、最上面和最左面，且夾緊裝置松開)，以便于維修時機械手的調整。

3）自動方式：按下啟動按鈕，機械手從原點開始接收到檢測裝置信號，就按工序自動工作，直到按下停止按鈕，機械手自動停機。

2 生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)硬件設計

（1）本系統(tǒng)控制要求

機械手初始位置在最上面和最左邊且夾緊裝置松開。按下啟動按鈕，傳送帶Ⅰ啟動。在傳送帶Ⅰ入口處，每進來一個產(chǎn)品，接近開關對該產(chǎn)品進行檢測，同時光電計數(shù)器發(fā)出一個脈沖。如果產(chǎn)品合格，電渦流接近開關輸出邏輯信號“0”；如檢測到產(chǎn)品內部缺少零件，電渦流接近開關輸出邏輯信號“1”，將不合格產(chǎn)品位置記憶下來，當不合格產(chǎn)品到機械手位置（第3個產(chǎn)品間距） 時，傳送帶Ⅰ停止，機械手下降到下限位SQ3，手指夾住物品延時；手臂上升，上升到限位時碰到上限位開關SQ4；機械手手臂縮回到限位SQ8；右轉180°碰到右限位開關SQ5；手臂伸出到限位SQ7，手臂下降，到下限位碰到下限位開關SQ3；手指松開，廢品落到傳送帶Ⅱ上，傳送帶Ⅱ開始工作，同時夾緊開關復位；手臂上升，到上限位時碰到上限位開關SQ4；手臂左轉，回到原點。

表1 PLC的I/O地址分配表

（2）硬件電路設計

該系統(tǒng)輸入信號有檢測裝置信號、計數(shù)開關信號、各限位信號和工作方式選擇信號等，輸入點22點。輸出信號有各電磁閥和電機等，輸出點共9個。其I/O接口分配如表1所示。

根據(jù)控制要求及端子數(shù)，此處選用西門子公司的S7-200系列中CPU226型PLC，其I/O點數(shù)為輸入24點，輸出16點，滿足控制所需端子數(shù)。選用三廂鼠籠型異步電機作為傳送帶的驅動。分配 PLC的I/O端子接線如圖3所示。為了保證在PLC發(fā)生故障時，能可靠地切斷PLC的負載電源，設置了交流接觸器KM。在開始運行時按下“負載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，給外部負載提供交流電。按下“緊急停車”按鈕，可以在緊急情況下斷開負載電源。

圖3 PLC外部接線圖

3 PLC程序設計

生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)是典型的順序控制，它的工作循環(huán)是從檢測裝置開始，一步一步有條不紊地進行，每個工步的執(zhí)行都會使相應的電磁鐵通電使得電磁鐵動作，用行程開關和定時器來判斷每一步是否完成，并決定是否啟動下一個工步，采用順序梯形圖可以方便地完成相應的控制過程[3]。自動控制順序如圖4所示。

圖4 自動控制順序圖

程序的整體結構如圖5所示。

在該機械手控制程序中，用移位指令SHL_B對產(chǎn)品進行計數(shù)。當不合格的空氣開關通過接近開關時，Ι0.0=1，使M0.0置位，同時光電計數(shù)開關檢測到有產(chǎn)品通過，Ι0.1=1，進行一次移位，將M0.0的1移位到M0.1中，M0.1=1，傳送帶每次傳送一個產(chǎn)品，光電計數(shù)開關接通一次，并進行一次移位，當光電開關接通3次并進行3次移位時，使M0.3=1。

圖5 主程序結構圖

在程序中，運用JMP指令可選擇不同操作方式的程序。當選擇開關打在手動位置，Ι2.2輸入端接1通，梯形圖中Ι2.2常開接點閉合，JMP1～LBL1之間的工作梯形圖被跳過，JMP3～LBL3之間的工作梯形圖也被跳過，Ι2.2常閉接點斷開，執(zhí)行JMP2～LBL2之間的手動梯形圖。另兩種操作方式，控制原理相似。具體程序略。

4 結語

實踐證明，PLC在生產(chǎn)線檢測上的運用極大地提高了生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)的自動化程度和效率，且PLC有著很大的靈活性，針對不同的產(chǎn)品檢測，只要更換檢測裝置及對I/O點的接線稍作修改，即能適合其他生產(chǎn)流水線產(chǎn)品的檢測。

［1］張蕊，卞偉華，張文蔚.電氣控制與PLC應用技術［M］.上海：上?？茖W技術出版社，2010.

［2］王月芹.基于PLC機械手控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2011（24）：150-151.

［3］廖常初.PLC基礎及應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.