摘要：采用PLC設(shè)計(jì)汽車電子喇叭的絕緣涂膠裝置，對機(jī)械手的控制方式進(jìn)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(shí)現(xiàn)方案并編制程序，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制的同時(shí)，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(dòng)控制

電子喇叭是現(xiàn)代汽車音響信號(hào)的必備裝置，當(dāng)按下方向盤的喇叭按鈕時(shí)，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(hù)對喇叭的使用壽命及性能都起到了關(guān)鍵的作用。而在當(dāng)前，國內(nèi)外相當(dāng)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(dòng)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(jì)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(jì)的，配置于電子喇叭配件輸出機(jī)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(jì)中，考慮到電子喇叭生產(chǎn)線運(yùn)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(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)采用PLC作為控制核心，使系統(tǒng)在保證產(chǎn)能的前提下，實(shí)現(xiàn)其準(zhǔn)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(dòng)、自動(dòng)控制方式兩種，手動(dòng)控制方式針對各個(gè)工位單獨(dú)控制，如涂膠工位是將送料工位傳遞過來的電子喇叭進(jìn)行密封涂膠。自動(dòng)控制方式針對整機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，通過觸摸屏設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)信號(hào)，將信號(hào)傳輸給PLC裝置，分別控制涂膠裝置電源電路、氣動(dòng)回路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路的通斷，從而完成涂膠裝置的自動(dòng)運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，以形成良好的人機(jī)界面。其總體思路如下：涂膠裝置觸摸屏下達(dá)指令給PLC，由PLC去控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和電磁閥的導(dǎo)通，運(yùn)行過程中傳感器接受到信號(hào)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(jì)

2.1 工作流程設(shè)計(jì) 當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一個(gè)工位，傳感器檢測觸發(fā)信號(hào)，并將信號(hào)傳送給PLC，PLC接收信號(hào)后，發(fā)出指令控制喇叭前后氣缸伸出，在延時(shí)一定時(shí)間后，喇叭前后氣缸復(fù)位，達(dá)到把軌道上的喇叭送到轉(zhuǎn)盤的夾具上。此時(shí)，PLC發(fā)出轉(zhuǎn)盤夾緊指令，當(dāng)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(jī)械手伸出，頂住喇叭開始涂膠，同時(shí)汽缸下壓開始注膠，達(dá)到預(yù)設(shè)位置差時(shí)，一次涂膠結(jié)束。當(dāng)轉(zhuǎn)盤將成品轉(zhuǎn)到取料工位時(shí)，PLC根據(jù)傳感器觸發(fā)信號(hào)，指示取料機(jī)械手將成品去下，放入成品收集盒中。取料機(jī)械手的動(dòng)作分為兩部，一時(shí)前后氣缸，使機(jī)械手前后移動(dòng)，二是機(jī)械手夾子汽缸，控制夾子的夾緊和松開。其自動(dòng)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(jì)時(shí)，選用威綸通MT6070iH型觸摸屏。觸摸屏控制獨(dú)立設(shè)置一個(gè)控制臺(tái)，控制臺(tái)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(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)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(dòng)工件的運(yùn)動(dòng)。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(jìn)行模數(shù)混合控制系統(tǒng)中具有較高的性能價(jià)格比，可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用需求。機(jī)械手驅(qū)動(dòng)氣缸選取CDJ2B 16-20型氣缸，該型號(hào)氣缸的各種技術(shù)參數(shù)都符合涂膠裝置設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。

2.3 軟件設(shè)計(jì) 在自動(dòng)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(shí)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(jìn)入，發(fā)出信號(hào)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(gè)步驟：原點(diǎn)指示、下降、抓取、上升、右移、下降、松開、上升、左移回原點(diǎn)，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(dá)式為：SFT=M100·X20（傳感器觸發(fā)信號(hào)）+M101·X21（下限位）+M102·T10（延時(shí)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(shí)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(hào)，則程序進(jìn)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(jì)中出現(xiàn)概率相對較高，因此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成之后，為氣缸故障配備了報(bào)警程序。當(dāng)氣缸因某故障被卡，并超過設(shè)定延時(shí)時(shí)間，則系統(tǒng)將觸發(fā)報(bào)警程序：Y6為控制氣缸動(dòng)作的繼電器，X11為對應(yīng)動(dòng)作的限位觸點(diǎn)，若動(dòng)作超時(shí)，則時(shí)間繼電器T5將通電動(dòng)作，則T5的常開觸點(diǎn)閉合，接通輔助繼電器M5，M5的常閉觸點(diǎn)串接于Y6控制的主支路，M5得電之后，其常閉觸點(diǎn)切斷此回路，氣缸動(dòng)作停止。同時(shí)，M5的常開觸點(diǎn)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(bào)警蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，Y11繼電器控制與之相連的報(bào)警指示燈，由ALT指令完成其閃爍報(bào)警。如按下故障排除按鈕，則X11觸點(diǎn)有觸發(fā)，其常閉觸點(diǎn)切斷報(bào)警回路，蜂鳴器停止蜂鳴，報(bào)警燈停止閃爍。其報(bào)警程序如圖4所示。

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圖4 ?報(bào)警程序

3 結(jié)語

設(shè)計(jì)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(shí)踐之后，已能達(dá)到項(xiàng)目預(yù)設(shè)的運(yùn)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(jì)的涂膠裝置的工作速度僅為3只/min，單位時(shí)間的產(chǎn)能還有待提升。并且考慮到系統(tǒng)整體的實(shí)用性和日后拓展，如：電子喇叭生產(chǎn)線的整機(jī)控制，甚至于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)控制完成整機(jī)運(yùn)行。因此，項(xiàng)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(jī)電一體化教學(xué)及研究工作。