基于PLC的自动料盘上料系统的可视化设计.pdf
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1、圆园23,38穴10雪基于 PLC 的自动料盘上料系统的可视化设计DOI院10.19557/ki.1001-9944.2023.10.007张敏袁阮泽鹏渊广东理工学院 电气与电子工程学院袁肇庆 526100冤摘要院电子行业贴片生产线中对未用完的贴片元器件需要退回仓库盘点剩余的数量袁该文设计了一种全自动料盘上料系统袁将剩余元件送到自动X鄄Ray计数器的进料口遥 该上料系统采用FX3U鄄64MT为核心控制器袁 结合三菱GT2710鄄VTBA触摸屏设计可视化操作界面袁使整个控制过程的操作及监控清晰明了遥 该系统在实现电子元件贴片物料退库清点过程中起到重要的辅助作用袁达到了提高企业生产效率尧减少雇员支
2、出的目的遥关键词院可视化曰料盘上料系统曰PLC曰GT Designer3中图分类号院TP23文献标识码院A文章编号院员园园员鄄怨怨源源渊圆园23冤10鄄园园29鄄园4Visual Design of Automatic Feeding System Based on PLCZHANG Min袁RUAN Zepeng渊Department of Electronic and Electrical Engineering袁Guangdong Technology College袁Zhaoqing 526100袁China冤Abstract院In the patch production line
3、of the electronic industry袁the unused patch components should be returned tothe warehouse to check the remaining quantity.In this paper袁an automatic tray feeding system is designed to sendthe remaining components to the feed port of the automatic X鄄Ray counter.The feeding system uses FX3U鄄64MT asthe
4、 core controller袁combined with Mitsubishi GT2710鄄VTBA touch design visual operation interface袁so that the opera鄄tion and monitoring of the whole control process is clear.The system plays an important auxiliary role in the processof returning and counting the electronic component patch materials袁so a
5、s to improve the production efficiency of en鄄terprises and reduce the expenditure of employees.Key words院visualization曰tray feeding system曰PLC曰GT Designer3收稿日期院2022-12-27曰修订日期院2023-09-27基金项目院广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目渊2020-19冤曰2023年广东省普通高校特色创新类项目渊2023KTSCX197冤曰广东理工学院一流课程建设项目渊YLKC202113冤作者简介院张敏渊1982要冤袁女袁
6、硕士袁副教授袁研究方向为机械自动化及教育教学工作遥电子行业在产品贴片工序过程中会留下大量未用完的贴片元件袁如电阻尧电容等需要退库盘点剩余的数量遥 目前袁仍有许多工厂使用传统的人工盘点尧统计和登记袁这样不仅效率低下袁而且盘点数目的精确度不高遥 据深圳某公司统计袁传统人工完成一盘物料的盘点尧 统计和贴标需要一个工人综合用时 3 min曰半自动 X鄄Ray 计数器设备渊X鄄Ray计数器冤需要一个工人综合用时 1 min曰而用全自动的 X鄄Ray 计数器设备渊料盘上料机+X鄄Ray 计数器+料盘贴标机冤仅需用时 17 s遥 文中设计的全自动上料系统就是配合全自动 X鄄Ray 计数设备完成进料工序袁从而
7、达到提高生产效率袁减少雇员支出的目的遥1料盘上料控制系统设计要求1.1总体控制流程设计本设计是采用三菱 FX3U 系列 PLC 作为控制核心元件袁结合三菱触摸屏的操作界面袁利用单相控制系统与智能制造29粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶 驭 陨灶泽贼则怎皂藻灶贼葬贼蚤燥灶圆园23,38穴10雪异步电动机将放置料盘的运料小车驱动上升到指定的位置袁并通过对射传感器来精确定位料盘上升的高度1遥 料盘上升到指定位置后袁步进电动机驱动机械手沿着 X 轴到达料盘上升位置袁再沿 Z 轴下降抓取料盘袁然后再将料盘横移到自动 X鄄Ray 计数器的进料口等待放料袁 放下料盘后返回初始位置袁重复以上工序袁即完成全自动料盘上料流程
8、袁其控制系统流程如图 1 所示遥1.2其他控制功能设计左尧右上料工位设计院为保证不间断供料袁系统设计了双工位上料车进料袁两个储存工位互不影响袁设备运行期间也可以更换上料车遥 当上料车装载完待清点的料盘后袁按下触摸屏上的左或右工位袁上料车则会上升至取料工位袁等待机械手取料曰当左尧右工位抓料完成后袁蜂鸣器连续响三声提示料盘抓完袁请及时更换装满料盘的上料车遥急停控制设计院若遇到如料盘卡死或料盘脱落等紧急情况时袁则按下急停按钮袁排除问题后袁释放急停按钮袁此时在自动运行状态下袁按下复位按钮袁当所有轴和气缸都回归原点后袁再点击触摸屏中的启动按钮或机台的实物启动按钮袁方可进入自动模式袁让设备正常运行遥2控制
9、系统硬件设计2.1主控硬件选型从系统的输入尧输出的统计结果来看袁该控制需要 24 个输入点和 18 个输出点袁考虑系统的可扩展性和稳定性袁PLC 的点数还需预留 10%耀20%的余量袁故最终选择 FX3U鄄64MT 的 PLC2-3遥 同时袁设计中选取了 GT2710鄄VTBA 型号三菱触摸屏袁 主要用于与 PLC 进行人机界面交互袁方便地显示 PLC 数据和现场设备的动作状态袁仿真 PLC 实时工作的效果袁实现可视化操作4-5遥 上料机构需要垂直升降袁实现将料盘移送到指定高度的控制袁 结合驱动负载类型尧额定功率尧额定电压尧额定转速等因素核算袁选用两台晟邦 28 轴立式 0.75 kW 带刹车
10、的单相异步电动机做左右工位上料小车的升降电机遥 同时系统选用了 Kinco 3S57Q鄄04056 型步进电机用于精确定位 X 轴和 Z 轴位置袁并进一步将它们联合组成动力设备抓取及运送料盘遥 步进电机需要配合步进驱动器使用袁步进驱动器的主要功能是接收来自 PLC 的Y0 或 Y1 输出端的一定频率尧一定数量的脉冲信号袁可对步距角做进一步细分袁让定位能更加精确袁设计中选用了 Kinco3M458 步进驱动器遥图 1上料控制系统流程Fig.1Flow chart of feeding control system物料小车到位选定左/右工位启动按左工位左电机上升X轴到达左工位气缸回退Z轴到达抓料位
11、气爪张开Z轴到达原点位X轴横移到放料位气缸伸出Z轴到达放料位气爪夹紧Z轴到达原点位气缸回退按右工位X轴到达右工位右电机上升气缸回退Z轴到达抓料位气爪张开Z轴到达原点位X轴横移到放料位气缸伸出Z轴到达放料位气爪夹紧Z轴到达原点位气缸回退控制系统与智能制造30圆园23,38穴10雪2.2其他硬件选型设计中根据需求选用了型号为SMC MY3B20G鄄700 的机械式无杆气缸和型号为 SMC MHZ2鄄16D的手指气缸曰 系统还选用两个型号为 4V210鄄08 和4V220鄄08 两位五通的电磁阀袁其中一个用于控制抓取气缸的夹紧和松开袁另一个电磁阀控制料盘传送气缸的伸出和回退曰选用了 SMC 3C鄄D
12、鄄Z73L 型号的磁性开关袁用于检测气缸是否到位曰选用了型号为E3Z鄄T61 的欧姆龙对射式光电开关检测物料袁主要通过对射红外线判断左右上料小车上是否有料盘曰同时袁系统还选用型号为 EE鄄SX672 的欧姆龙 U 槽型光电开关袁主要用做电机的限位袁防止误操作或故障尧电机越程及原点定位等控制曰在开关电源的选择上袁由于触摸屏功率为 6.5 W袁2 个电磁阀功率为 6 W袁所有传感器功率为 3 W袁2 个步进驱动器功率为 250 W袁4 个中间继电器功率为 4 W袁合计269.5 W遥考虑预留 20%耀30%的余量袁最终选择型号为 LSR鄄350鄄24 的明纬开关电源遥其余常规硬件就不再描述遥3系统
13、软件设计3.1程序总体设计根据现场控制需要袁该系统设计了自动和手动运行 2 种控制模式袁同时能实现 2 种模式的良好切换袁程序总体设计思路如图 2 所示遥总控程序包含三大部分袁即其他程序尧自动程序及手动程序遥 其他程序部分主要包含显示控制尧检测控制袁报警控制等辅助程序曰自动控制程序部分主要完成自动循环控制流程曰手动控制程序主要完成安装尧调试及手动回原点等手动操作程序遥 总程序设计中袁用 X10 作为自动/手动选择开关袁用功能指令 CJ 完成程序跳转控制袁当 X10 得电时袁跳过自动程序袁直接跳转到 P0 指针的指示程序处袁系统处于手动控制运行状态曰当 X10 不得电袁顺序执行自动控制程序袁当执
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