硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计.docx
- 文档编号:12116888
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:1.40MB
硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计.docx
《硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计
1绪论
1.1本设计所处工艺流程简介及其设计目的
本人结合工作实际,准备在电脑硬盘组装产线做这一设计,以提高效率,节约人力成本。
本设计是在硬盘完成了净化间流程,内部组装已经完成,从净化间出来经过STW(伺服写)后然后进入FinalAssembly(PCBA组装)。
FinalAssembly(PCBA组装)工序的核心就是在PCB上打螺丝,所以设计一台自动高速打螺丝机器来取代靠人力,可以提高大大效率和品质。
PLC(可编程序控制器)是以微处理器为核心。
综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,具有可靠性好、体积小、功能强,程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点,在纺织、机械、化工、电子等领域有着广泛的应用,是现代工业控制中的三大支柱之一。
随着电子技术,计算机控制技术和通信技术的发展,PLC的功能也愈来愈强大,由原来简单的逻辑控制功能逐渐发展到模拟量控制、高速大容量运算处理、PID闭环控制、运动/定位控制和网络通信等功能。
打螺丝组装在制造工厂应用极为广泛,运动控制、精确定位及组装品质是本设计的核心,本文介绍了基于QPLC的运动控制系统,它采用日本IAI伺服运动控制系统,定位精度可达0.001mm,从而获得较高的控制精度,以防止螺丝打花及损坏PCB板。
传统的人力组装,采用一人一电批的形式。
其缺点是效率低下,品质问题多,不易保证工艺要求。
采用PLC控制的自动组装机器,不仅效率高,速度快,而且品质有保证,可以在PLC程序方便添加检测报警功能,以防止坏品流出。
1.2本设计应完成的主要工作
(1)根据PCBA与HDA组装工艺的要求,完成系统流程图,进而确定总体的硬件方案设计。
(2)设计完成好各个硬件的连接方式,解决个输入、输出信号的传递、处理的问题,使其达到所需的控制目的。
(3)调试各个关键控制环节,检查是否满足调试初的工艺要求。
1.3本文的章节安排
基于PLC控制的运动伺服控制系统设计与实现:
(1)第1章,绪论。
阐述本题目的和意义,阐述本设计的指导思想及要完成的主要工作。
(2)第2章,控制系统总体方案设计。
根据系统要求提出具体可行的设计方案。
(3)第3章,系统硬件部分的设计与选择。
(4)第4章,系统程序设计与实现。
(5)第5章,控制系统程序的调试。
2、硬盘自动高速打螺丝机器电气控制系统总体方案设计
2.1伺服运动控制系统设计思路
本课题研究的是利用PLC为控制单元对伺服马达运动的精确定位控制,所以设计的系统要有可靠稳定且精确的伺服控制核心,还有与之相匹配的传感器,还有好的控制输出单元等。
根据设计要求,经过分析和参考别人的相关工作,采取以下设计方案:
(1)伺服运动控制系统采用四条日本IAI高精度运动轴,确保系统可靠稳定。
(2)机器控制核心采用三菱Q系统PLCQ01,输入模块和输出模块分别用Q42X和Q42Y,考虑到Z轴要与PLC及人机界面通讯,所以再加一个通讯模块QJ42.
2.2系统设计方案及方框图
2.3整机设计方案及效果图
3PLC控制的伺服运动系统设计
3.1IAI伺服运动系统设计
3.1.1伺服控制器
其各部件名称说明见下图:
正面图:
底面图:
各部件详细说明:
Codedisplay:
3位用于显示伺服器状态代码
LEDdisplay:
ready显示表明伺服器已经准备好
Alarm显示表示设备出错
BAT.显示表示电池电压低
Breakreleaseswitch:
Release刹车释放
Normalbreakon(正常设定)
PORTSWITH:
ONTeaching/RS232port打开
OFFTeaching/RS232port关闭
TEACHING/RS232PORTCONNENTOR:
25pin用于连接手控器或者PC
BrakeConnector:
马达刹车连接
MOTORConnector:
用于连接马达及其编码线
I/OConnector:
34pinI/O连接(用于PLC通讯)
GroundTerminalBlock:
M3螺丝用于固定接地线。
安装规格:
项目
描述
电源电压
DC24V±10%
电源电流
24W(最高48W)
工作温度及温度
温度:
0-40湿度:
85%以下
隔离电阻
550V10M¢
马达
ACmotor20W
控制功能
MULTI-taskControlSuperSELControlLER
内存容量
TOTAL:
100step500位置点
最大程序数
32
Input/output(DC24v)
专用INPUT:
8(PRONO.1、2、4)
用户INPUT:
15
专用OUTPUT:
2(READY,ALARM)
用户OUTPUT:
6(302—307)
数据输入方法
TeachingPendant/RS232通讯
扩展I/O规格:
项目
规格
扩展POWER电压
DC24V±10%
输入电流
7mA/DC24V
ON/OFF电压
ON电压:
MAINDC18OV
OFF电压:
MAINDC6OV
34PIND-SUB与PLC位置模式时通讯接线图:
34-PIND-SUB与PLC位置程序模式时通讯接线图:
在本设计中根据控制设计要求,我们选择位置+程序同时共用模式。
3.1.2伺服器整体接线图
IAI马达结构图
下面是PLC与IAI的控制原理图(以左边Y轴为例):
IAI运动伺服接线图:
这是左边Y轴伺服I/O接线图:
这是右边Y轴I/O伺服接线图:
这是X轴伺服I/O接线图:
这是Z轴伺服I/O接线图:
3.3.1PLC的选型、模拟量输入特殊功能模块和I/O分配
(1)PLC的初步选择。
PLC从硬件结构形式上分,可分为整体式固定I/O型、基本单元加扩展型、模块式、集成式、分布式5种基本结构形式。
PLC的生产厂家主要有德国的西门子、日本的三菱、欧姆龙、松下、台湾的台达、美国的AB等。
Q系列是三菱系列中功能最强,运算速度最快的PLC。
能够扩展多种功能模块,可实现逻辑、顺序、定时/计数、数据处理、模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。
该系列PLC可靠性高,抗干扰强、配置灵活、性价比高。
所以决定选用Q01CPU来做控制核心。
(2)确定控制系统输入输出(I/O)信号点数
①输入信号点数
②输出信号点数
(4)PLC定型及连接设计
根据开关量输入37点,开关量输出76点,,因此总的I/O点数为113点,考虑到I/O所留裕量,所以应选开关量输入64点,开关量输出96点的PLC,其中每一个伺服轴需16点,共4轴,共4*16=64。
64点输入可选用QX42输入模块,输出模块选用QY42以及QY16两个输出模块。
QX42输入模块说明:
QY42P模块说明:
PLC(64点)与输入设备之间的接线图:
PLC输出模块(64点)接线图:
PLC输出模块(32点)接线图:
第4章打螺丝自动控制系统实现
1、取螺丝功能实现
取螺丝是考虑到方便高效生产,决定采取固定螺丝盘来实现定位取螺丝
螺丝盘如下图:
它有以下特点:
(1)第一行从左到右依次有10个,第二行从左到右有9个螺丝
(2)中间有中心线,中心线有8个螺丝,所以共有10*8+9*8+8=160个
(3)每一行螺丝从左到右间隔相同。
根据以上螺丝盘特点,我们开始对取螺丝程序加以编制:
1、IAI伺服程序
由于取螺丝需要X,Y轴运动组合,所以要分别对X,Y伺服器编程
下面是X轴取螺丝时的程序算法
续:
下面是Y轴的程序及算法:
续表:
PLC程序:
我们定义D300.0—D300.7对应X轴伺服的指令输入,D301.0—D301.7为左边Y,D302.0—D302.7定义为右边Y,D303.0—D303.7定义为Z轴。
所以有:
(以X轴为例说明)
其余三轴一样,连接图具体看IAI连接图。
结论:
通过上面X,Y根据螺丝盘特点的伺服程序,可以对160个螺丝每一个都可以取到,从而实现取螺丝的功能。
当需要吸螺丝时,PLC程序控制打开真空电磁阀,吸真空,然后根据从第一颗螺丝开始算出要取的那一颗螺丝的位置,运动到那里,执行吸螺丝动作。
2、打螺丝功能实现
本设计IAI伺服器每个轴都与相应PLC输入与输出连接,IAI从PLC接受指令的是总共有8个端口,所以每一个轴最多可保存255个位置点。
打螺丝时左右各有5个螺丝点(以5个螺丝为例),我们定义为10-14,右边定义为15-19,在调试机器时只需要在相应的XY点组合中保存位置数据即可。
2.1、IAI程序
还以X轴为例来说明如何实现定位自动运行:
下面是X轴的IAI打螺丝时的伺服程序:
2.2、PLC程序
触屏手动画面:
以左边螺丝为例,即位置10-14为例来说明情况:
结论:
由于每个螺丝位置在平面上由X和Y坐标组成,所以当定位每一个点时,同时要为D300和D301赋相应的值即可。
3、GOT触屏画面程序
自动画面:
手动调试画面:
文档来源网络,版权归原作者。
如有侵权,请告知,我看到会立刻处理。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 硬盘 自动 高速 螺丝 机器 电气控制 系统 总体方案 设计