【《鼠标装配工作站气压传动回路及PLC程序设计案例》4600字】

鼠标装配工作站气压传动回路及PLC程序设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u14586鼠标装配工作站气压传动回路及PLC程序设计案例 1104361.1末端执行器气压传动设计 1283111.1.1气源装置 1296851.1.2气动控制元件 2235571.1.3气动执行元件 213541.1.4夹钳气缸气压系统原理图 2182581.2鼠标装配工作站PLC控制程序设计 3248661.2.1可编程控制器选型 3265371.2.2PLC控制程序 5156541.2.3I/O信号表 1047751.3小结 12由于气压传动反应灵敏、元件简单、安全可靠、传动介质获取方便，所以本工作站采用气压传动，在气压系统中一般包含气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件等。气源装置是气压传动系统的动力来源，采用空气压缩机压缩净化空气。气缸、吸盘作为执行元件，将气体产生的压力能转换为机械动能。控制元件中的压力调节阀、流量调速阀、方向控制阀等可以控制压缩空气的压力、流量、流动方向等。辅助元件中的过滤器、消声器等对提高系统性能和改善工作条件具有一定的作用。接下来将依次对工作站气压系统进行设计分析。随着科技的不断进步发展，可编程控制器的用途越来越广泛，其功能接近于一台小型迷你电脑主机。在种类多样化发展的情况下，功能也变得越来越强大。在选择PLC时，除了要明确使用可编程控制器去解决什么样的问题，达到相应的目标任务，还需要更具控制的需要估算输入输出点数、所需的存储器容量等问题，从而选择出性价比高的可编程控制器来进行控制系统设计[22]。1.1末端执行器气压传动设计1.1.1气源装置第二章气压传动系统介绍了奥突斯静音气泵的主要参数，如图4-1为奥突斯气泵：图图4-1奥突斯静音气泵1.1.2气动控制元件（1）方向控制阀本工作站采用二位二通电磁换向阀来对方向进行控制。（2）压力控制阀工作站采用电气比例调压阀进行压力调节，对气缸压力进行实时、准确、连续的自动控制，其阀芯位移以气压或电等形式反馈，而且可以进行远程控制和程序控制，其具有以下特点：1）可实现压力、速度的无极调节；2）受温度变化的影响小；3）使用功率小、发热少、噪声低。1.1.3气动执行元件夹钳末端执行器需要两侧夹钳同时开闭，因此本系统选用双作用平行开闭气缸。吸盘末端执行器则需要吸盘以及真空发生器。1.1.4夹钳气缸气压系统原理图夹钳末端执行器气缸的气压系统原理图如图4-2所示：该气压传动系统由气源、三联件、电磁换向阀、电器比例调压阀、气缸组成。电气控制由24V直流电供电，S1按下，电磁换向阀通电，气路导通，气缸工作。反之，换向阀回到右位，气缸回弹。图图4-2气缸气路图吸盘末端执行器真空发生器以及吸盘的气压系统原理图如图4-3所示：该气压传动系统由气源、三联件、电磁换向阀、气压表、真空发生器、吸盘组成。电气控制由24V直流电供电，S1开关闭合，电磁换向阀M1左位工作，真空发生器产生真空吸力，吸盘吸附物体。S2开关闭合，电磁换向阀M2左位工作，同时电磁换向阀M1回到右位闭合，管路联通吸盘，真空发生器无法继续为吸盘提供负压，吸盘停止吸附。图图4-3吸盘气路图1.2鼠标装配工作站PLC控制程序设计1.2.1可编程控制器选型PLC作为工作站的控制核心，是通过扫描的运作方式来执行程序，PLC的运行大致分为三个步骤：输入采样、程序执行、输出刷新。如图4-4所示：输入信号输入信号输入段子输入影像梯形图影像寄存输出锁存输出端子输出信号输入采样程序执行输出刷新图图4-4PLC运行步骤（1）输入采样阶段：上图前三部分为输入采样阶段，本阶段PLC扫描读取工作站传递的各项数据，并将读取的数据保存在PLC的I/O映像区中。在此阶段完成后，进入下一阶段。（2）程序执行阶段：上图中间两部分为程序执行阶段，此阶段PLC会根据特定的顺序扫描编写的梯形图，每条梯形图的扫描方向为从左到右，读取并运算梯形图各个触点构成的控制线路，根据读取识别到的结果更新逻辑线圈在系统中的即时状态，或者刷新输出线圈保存在I/O区中的状态，或者决定是否要执行梯形图所要求的指令。（3）输出刷新阶段：上图最后三部分为输出刷新阶段，在上一程序完成之后，PLC自动进入输出刷新阶段。此阶段中CPU会读取到的I/O映像区内保持的状态和运行数据，根据读取的信息刷新所有的输出存储电路，最后通过设计好的电路程序运行工作站的各个动作[23]。综上可知PLC这种扫描运行的方式即时性较差，输入信号和输出信号之间的逻辑关系有一定的时差，而且PLC的扫描周期越长，所引起的滞后现象越严重，从而影响工作站的响应速度。除了上述三个阶段外，系统管理操作也会占用一部分时间。台达DVP-ES2系列型号PLC如图4-5所示，该PLC具有如下优点：1）DVP-ES2提供16/20/24/32/40/60点I/O主机，满足各种应用2）32ES2-C内置1MbpsCANopen通讯，结合新一代主机处理速度，以高抗干扰与省配线优势搭建现场设备。3）程序容量：16ksteps数据寄存器：10kwords。4）高于同级PLC处理速度，LD：0.54μs，MOV：3.4μs。5）针对大程序容量，提供高效率处理能力，1ksteps可在1ms内处理完成。6）提供100kHz的脉冲控制，可搭配各种运动控制指令(如遮蔽、对标、立即变更频率等)精确应用于各种多轴运动控制中。图图4-5台达ES2PLC1.2.2PLC控制程序使用WPLSoft2.49软件对ES2PLC进行梯形图的编写，梯形图控制程序的介绍如下所示。控制流程、开关启停：输入X0是工作站开始按钮，X0打开，进入Y1输出继电器状态，执行机器人示教程序、启动气泵、伺服电机通电。输入X1是工作站停止按钮。在工作中停止状态下，按下输入X3（复位按钮1），触发Y2输出状态，伺服电机归为，机器人返回原点，姿态复位。在工作中停止状态下，按下输入X4（复位按钮2），触发Y3输出状态，电磁阀复位，气缸、吸盘停止工作。如图4-6所示：图图4-6PLC梯形图启停控制动作1：吸盘末端执行器机器人动作。在YI（电机、气泵运行）状态、触发X5（程序执行按钮）、触发X6（鼠标底壳传感器）、触发X7（鼠标面壳传感器）、触发X10（电池传感器）、检测X11（装配产品传感器）可存放产品情况下输出Y4（在机器人供电，气泵工作、物料充足、可存放产品情况下按下程序执行按钮，吸盘末端执行器机器人进入示教编程指令执行状态，机器人前往鼠标底壳区吸附位置），同时计时器T1计时3S。如图4-7所示：图图4-7PLC动作1控制动作2：吸盘末端执行器电磁阀左位动作（吸附鼠标底壳）。在Y4（吸盘末端执行器机器人）工作下、X12（接触鼠标底壳）收到动作指令、X14（鼠标装配夹具）未检测到有产品占位、X16（接触鼠标面壳）未收到指令的情况下输出Y5（在吸盘末端执行器机器人工作状态下，检测到吸盘接触鼠标底壳且不是接触鼠标面壳、鼠标装配夹具没有放工件，吸盘末端执行器电磁换向阀工作，吸盘吸附鼠标底壳）。如图4-8所示：图图4-8PLC动作2控制动作3：夹钳末端执行器机器人动作。在Y1（电机、气泵运行）状态、触发T1（吸盘末端执行器电磁换向阀工作，吸盘吸附鼠标底壳3S后）、触发X7（鼠标面壳传感器）、触发X10（电池传感器）、检测X11（装配产品传感器）可存放产品情况下输出Y6（在机器人供电，气泵工作、物料充足、可存放产品情况下，计时器T1在计时3S后工作，夹钳末端执行器机器人进入示教编程指令执行状态，机器人前往电池夹钳区位置）。如图4-9所示：图图4-9PLC动作3控制动作4：夹钳末端执行器电磁阀左位动作（夹取电池）。Y6（夹钳末端执行器机器人）工作下、X13（接触电池）收到动作指令、X15（检测接触产品传感器）未收到指令的情况下输出Y7（在夹钳末端执行器机器人工作状态下，检测到钳口接触到电池而非鼠标产品，夹钳末端执行器电磁换向阀左位工作，夹钳夹持电池）。如图4-10所示：图图4-10PLC动作4控制动作5：吸盘末端执行器电磁阀右位动作。Y5（吸盘末端执行器电磁阀在左位状态下，吸附零件）状态下、X14（鼠标装配夹具）检测到有产品占位、Y4（吸盘机器人在工作状态）下输出RSTY5（在鼠标底壳吸附到鼠标装配夹具上后，吸盘末端执行器电磁换向阀右位工作，放置鼠标底壳），计时器T2计时。如图4-11所示：图图4-11PLC动作5控制动作6：鼠标装配夹具定位夹紧鼠标底壳（放置鼠标底壳）。T2（吸盘末端执行器放置鼠标底壳1S后）、X14（鼠标装配夹具）检测到有产品占位输出Y10（鼠标底壳放置在鼠标装配夹具，且定位夹紧）如图4-12所示：图图4-12PLC动作6控制动作7：夹钳末端执行器电磁阀右位动作（装配电池）。Y10鼠标装配夹具夹紧工件的情况下，Y7（夹钳末端执行器电磁阀在左位状态下，夹持电池）状态下、X14（鼠标装配夹具）检测到有产品占位、计时器T3开始计时，计时完成后，输出RSTY7（在电池夹持到鼠标装配夹具上后，夹钳末端执行器电磁换向阀右位工作，装配到鼠标底壳电池安放区）。如图4-13所示：图图4-13PLC动作7控制动作8：吸盘末端执行器电磁阀左位动作（吸附鼠标面壳）。X7（鼠标面壳传感器）触发、检测X11（装配产品传感器）可存放产品、Y4（吸盘机器人在工作状态）下、X16（接触鼠标面壳传感器）触发、X12（接触鼠标底壳传感器）未触发情况下输出Y11（吸盘机器人接触到鼠标面壳，吸盘末端执行器电磁换向阀左位工作，吸盘吸附鼠标面壳）。如图4-14所示：图图4-14PLC动作8控制动作9：吸盘末端执行器电磁阀右位动作（装配鼠标面壳）。Y11（吸盘末端执行器吸附鼠标面壳）状态下、X14（鼠标装配夹具）检测到有产品占位、Y4（吸盘机器人在工作状态）触发、X15（检测接触产品传感器）收到指令的情况下计时器T4开始计时，计时结束后，触发RSTY11（检测到鼠标面壳接触到鼠标底壳装配体，吸盘末端执行器电磁换向阀右位动作，装配鼠标面壳到鼠标底壳定位处）。如图4-15所示：图图4-15PLC动作9控制动作10：鼠标装配夹具（停止夹紧鼠标底壳）。在计时器T4完成计时后，RSTY10（鼠标装配完毕，鼠标装配夹具停止夹紧鼠标底壳），计时器T5开始计时。如图4-16所示：图图4-16PLC动作10控制动作11：夹钳末端执行器电磁阀左位动作（夹取鼠标产品）。Y6（夹钳机器人工作状态下），X15（检测接触产品传感器）收到指令、Y10（鼠标装配夹具）停止夹紧鼠标底壳、T5计时器触发，输出Y12（夹钳末端执行器电磁阀左位动作，夹取鼠标产品）。如图4-17所示：图图4-17PLC动作11控制动作12：夹钳末端执行器电磁阀右位动作（摆放鼠标产品）。Y12（夹钳末端执行器电磁阀左位动作夹取鼠标产品）、检测X11（装配产品传感器）可存放产品、X17（夹钳末端执行器机器人定位到产品摆放位置）输出RSTY12（产品接触收到信号，且装配产品位置未满，夹钳放置产品）。如图4-18所示：图图4-18PLC动作12控制动作13：X1（停止按钮）如图4-19所示：图图4-19PLC动作13控制动作14：输出动作Y13（吸盘电磁换向阀动作）如图4-20所示：图图4-20PLC动作14控制动作15：输出动作Y14（夹钳气缸电磁换向阀动作）如图4-21所示：图图4-21PLC动作15控制动作16：输出动作Y15（鼠标装配夹具夹紧吸盘动作）如图4-22所示：图图4-22PLC动作16控制动作17：输出动作Y16（吸盘机器人端子信号）、输出动作Y17（夹钳机器人端子信号）如图4-23所示：图图4-23PLC动作17控制1.2.3I/O信号表表4-1输入继电器输入地址及功能说明输入继电器说明X0开始X1停止X3复位按钮1X4复位按钮2X5执行程序按钮X6鼠标底壳传感器X7X10X11X12X13X14X15X16X17鼠标面壳传感器电池传感器装配产品传感器接触鼠标底壳传感器接触电池传感器装配工装传感器检测产品传感器接触鼠标面壳传感器接触产品传感器表4-2输出继电器输出地址及功能说明输出继电器说明Y1电机、气泵运行Y2Y3机器人位姿复位程序电磁阀复位Y4吸盘机器人工作状态Y5吸盘末端执行器电磁换向阀(底壳)Y6夹钳机器人工作状态Y7夹钳末端执行器电磁换向阀