自动马达轴承组立机的PLC控制

自动马达轴承组立机的PLC控制

【摘要】本文讨论了采用三菱FX系列PLC作为自动马达轴承组立机控制机，通过震动盘自动提供物料，分度盘的旋转方向及角度来切割确定各工序顺序，各气动机械手最终完成手机震动马达外壳与轴承的自动取放与装配，从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率。

【关键词】可编程控制器PLC；自动马达轴承组立机；气动

0 前言

马达广泛的运用于机械、电子等领域，但在马达的生产过程当中存在着生产成本高，生产人员密集，生产效率低等问题。在我国70～80年代大多数自动化设备中，大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制，也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此，继电器本身固有的缺陷，给设备的安全和经济运行带来了不利影响，用PLC对自动化设备的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。随着手机发展日益超薄化，对其配套的元器件产品如手机震动马达的小型化也相应提出了更高的要求，因马达越来越小型化，各马达零部件如轴承、马达外壳也相应的越来越小，在生产过程中凸显出以下问题：1）因零部件很小，工人拿取不方便，导致生产效率低；2）因生产效率低，为了能够配合其它岗位的生产要求，必须增加此岗位的生产人手，导致人工成本增加；3）因零部件不好拿取，导致操作难度增加，一般的员工不愿意操作此工作岗位，导致管理难度增大。针对以上问题点，用PLC对自动马达轴承组立机进行控制。

1 硬件选型

本次改造中选用三菱公司的FX2N系列FX2N-48MR型PLC基本单元加一个FX2N-16EX输入扩展模块可编程序控制器。FX2N系列PLC是三菱公司推出的高性能、高性价比的微型PLC，它安装体积紧凑，外部结构先进美观，工作安全可靠。

2 程序编制

自动马达轴承组立机组成及工作流程见图1所示。自动马达轴承组立机由震动盘、轴承自动取料机械手、轴承检测、外壳自动取料机械手、外壳检测、轴承外壳自动装配与成品取料机构、成品物料检测、气缸、电磁阀和电控系统等组成。自动操作过程是由按钮和限位信号控制电机和电磁阀来完成。当机器刚启动自动按钮后，轴承震轨物料检知轴承到位后轴承自动取料机械手下行，当机械手下行检知到位后轴承吸盘负压启动，轴承被吸取。当负压检知到设定值后机械手上行到位上行检知位置后机械手前后伸缩汽缸动作，当汽缸前感应开关检测到位后机械手上行汽缸动作，将轴承放置分度盘夹具上的固定位置，同时负压释放，轴承机械手复位再执行下一个重复动作，当机械手复位后分度盘转动一个分割角度，轴承机械手会在分度盘每转动一个角度就把轴承放置到下一个夹具上，同时当轴

承检测光纤检测轴承定位正常后分度盘转动一个分割角度，分度盘到位后外壳机械手按轴承机械手的动作程序放置轴承，当以上动作完成后分度盘转动一个角度，外壳检测光纤检测外壳定位正常后分度盘转动一个角度，装配机械手动作下压把轴承与外壳冲压成一个整体，同时把冲压好的成品取出放置到成品放置区，分度盘再转动一个分割角度，成品检测光纤检测到成品取料正常后分度盘转动一个角度完成了一整个循环。

（a）自动马达轴承组立机的主要结构（b）生产流程图

考虑到各种工况和条件，在保证系统性能和可靠性的前提下，组成性能价格比高的控制系统。其I/O分配如下：

X000：启动开关SB3 Y000：分度盘KM1

X001：停止开关SB4 Y001：轴承取料下KM2

X002：急停SB5 Y002：轴承取料前KM3

X003：复位SB6 Y003：负压吸着KM4

X004：清圆盘料SB7 Y004：负压放料KM5

X005：成品取料下SB8 Y005：外壳取料下KM6

X006：成品取料前SB9 Y006：外壳取料前KM7

X007：分度盘检知SQ3 Y007：外壳取料闭合KM8

X010：震轨物料检知SQ4 Y010：成品取料下KM9

X011：轴承取料上检知SQ5 Y011：成品取料前KM10

X012：轴承取料下检知SQ6 Y012：成品取料闭合KM11

X013：轴承取料前检知SQ7 Y013：运行灯KM12

X014：轴承取料后检知SQ8 Y014：停止灯KM13

X015：轴承取料负压检知SQ9 Y015：报警灯KM14

X016：成品取料闭合SB18 Y016：计数KM15

X017：圆盘轴承物料检测SQ11

X021：外壳取料上检知SQ12

X022：外壳取料下检知SQ13

X023：外壳取料前检知SQ14

X024：外壳取料后检知SQ15

X025：外壳取料夹紧检知SQ16

X026：外壳取料松开检知SQ17

X027：圆盘外壳物料检知SQ18

X031：成品取料上检知SQ19

X032：成品取料下检知SQ20

X033：成品取料前检知SQ21

X034：成品取料后检知SQ22

X035：成品取料张开检知SQ23

X036：成品取料闭合检知SQ24

X037：圆盘成品物料检测SQ25

X040：分度盘SB9

X041：轴承取料下SB11

X042：轴承取料前SB12

X043：负压吸着SB13

X044：负压放料SB14

X045：外壳取料下SB15

X046：外壳取料前SB16

X047：外壳取料闭合SB17输入接口电路的常闭触点如停车按钮，作为PLC 的输入信号时，其实际触点的初始状态与对应的PLC内部虚拟触点（也叫“软触

点”）之间存在逻辑相反的关系。

根据自动马达轴承组立机的控制线路我们设计出了系统的整个程序，系统程序的逻辑关系表明设备工作原理、动作顺序、操作方式等。所以软件部分的设计主要是自动程序的设计，将其分为机构原点设定程序、自动马达轴承组立机手动运行程序、自动马达轴承组立机自动运行程序、设备异常检测报警程序。其系统程序的示意框图如图2所示。

机构原点设定程序用于确定各机械手在自动及手动运行前都已处于设定的原点位置，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器复位，同时将表示连续工作的继电器复位。否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。根据原自动马达轴承组立机的工作原理及设备调试的需要，各机构的手动运行程序，在手动运行程序的设计过程中，尽可能的考虑到设备在手动调试过程中各机构的运行动作及运行顺序，便于现场维护工人容易对设备熟悉与调试。自动马达轴承组立机自动运行程序是通过自动运行按钮把各机构手动运行程序程序按设定的顺序自动运行。当设备运行出现异常时异常检测报警程序就会自动停止设备运行并发出警报。

3 硬件部分的改造

从人身和设备的安全考虑，输出电路保留的原来的电气互锁。采用原来220V 的交流供电电源。因PLC外部连接较多电磁阀及中间继电器，为保证PLC的安全在PLC外部连接一个开关电源来代替PLC的DC24V电源来对外部电路供电。PLC的外部接线图如图3所示。

4 结束语

自动马达轴承组立机采用三菱FX系列PLC作为控制机，使用震动盘自动提供物料，通过分度盘的旋转方向及角度来切割确定各工序顺序，气动机械手最终完成手机震动马达外壳与轴承的自动取放与装配，对设备进行自动化控制，解决了继电器方式的逻辑控制所存在的落后，系统复杂，发现和排除故障困难等问题。自动马达组立机采用PLC控制具有工作平稳可靠、操作维护方便、运转费用低、生产效率高的特点，能很好的为马达生产企业解决的招工难、劳动力成本急剧上升、生产效率低等一系列问题。

【参考文献】

[1]廖常初.可编程序控制器应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，1996.

[2]周少武，等.大型可编程序控制器系统设计[M].中国电力出版社，2001.

[3]廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧[J].电工技术，1998.